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技术聚焦丨是什么让第三代先进高强度钢表现如此突出?

 

钢铁技术不断发展

既然你已经注意到钢铁技术正在不断发展,那么由我来告诉你这其中的原理。钢的基本元素之一是铁(Fe)。铁原子的组成(26个电子,价层中有8个电子)使它能够很容易地与其他元素成键和解键。元素与自身以及其他元素的结合方式很大程度上决定了它作为结构材料的用途。

基础的钢是铁碳合金。通过改变碳和其他合金元素的含量,以及控制其在钢中的物理化学组成,可以控制和提高钢的质量。这个原理的完整解释比较复杂,为方便理解,您可以根据化学和物理不同工艺生产不同的钢材。如果您想了解更多关于炼钢的知识,请查看在线钢铁大学网站提供的课程。

不断变化的需求推动材料的发展

冶金学家多年来一直致力于钢材配方研究,并且设计了一系列新的钢材,从而满足特定的结构使用需求。汽车工业和用于车辆结构应用的钢材技术发展最为迅猛。目前车辆设计已经发展到需要满足严格的环境和安全标准,而钢材可以通过新的设计性能来满足这些要求。因此,在过去的二十年里,以独特的多相微观结构为特征的新型先进高强钢(AHSS)需求出现了巨大增长。

为了让您了解钢材的发展过程,25年前,第一个钢铁行业合作组织,超轻型钢车身联合会发起了一项全球工作,来展示当时最先进的钢材,即高强度钢(HSS)。当时只有11个符合HSS等级的钢铁可以用于车身结构。随着不断发展,目前AHSS等级的钢材已经发展到50多个。

这些钢材在加工过程中(例如在制造过程中或者在碰撞过程中)会发生相变,在加热或者加压时强度增加。强度越高意味着在能满足碰撞和性能要求强度的同时,零件厚度可以更薄。由于使用的材料更少,因此整体组件更轻量、更环保。

第三代AHSS的出现

但是,不断增加的强度以及不断变薄的厚度使得复杂形状的成型变得越来越困难。因此钢铁行业推出了第三代AHSS钢。这些钢是AHSS的第三次演变,它增加了钢材的延伸率和强度。延伸率是材料的一种机械性能,是指材料在断裂前可能弯曲、拉伸或者压缩的程度。通过提高延伸率,可以更容易地成型和制造复杂的车辆零部件形状,从而形成更加坚固、高效的结构。

第三代AHSS在解决可制造性问题的同时,其强度水平也越来越高。我们的会员企业生产的第三代AHSS钢可以冷成型,强度水平超过1200MPa,延伸率达到20%或者更高,这一定程度上解决了制造可能性的问题。

为了进一步配合车辆结构的设计和制造,不断变化的新工艺(如滚压成型和热冲压)有助于更加有效的制造这些强度更高的材料,同时材料的使用效率成倍增加。

这意味着每个部件的生产原材料更少,这对降低制造过程的排放很有帮助,并且钢材是完全可回收的,因此最终改善了车辆的环境表现。

第三代AHSS钢在高强钢智能电动车概念上的展示

第三代AHSS将在钢铁行业最新的汽车示范项目高强钢智能电动车中发挥重要作用,该项目将生产用于移动即出行服务(MaaS)的自主电动(EV)概念汽车。高强钢智能电动车向我们的工程合作伙伴Ricardo公司提供了广泛的钢铁和钢铁技术组合,从而确保有充足的材料和工艺配置可以使用。这一组合能够提供最高效的结构,从而满足乘车共享以及自主电动汽车在设计和制造过程中面临的挑战。

未来,钢铁材料将继续与先进高强度钢系列产品和钢铁技术携手共同发展,旨在满足不断变化的车辆设计和制造需求。

 

 

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创建时间:2021-10-09 09:28