Derzeit sind die Gesamtleistungsanforderungen für Automobilmaterialien hohe Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Kriechfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit, Dimensionsstabilität, hervorragende elektrische Eigenschaften usw., was höhere Anforderungen an inländische Automobilmaterialien stellt. Unter den Karosseriematerialien machen Metallmaterialien fast 90 % aus, davon sind 70 % Stahlmaterialien, 20 % Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen usw. und technische Kunststoffe, Kohlefasern und andere Materialien machen etwa 10 % aus. Unter Berücksichtigung von Kosten, Sicherheit, geringem Gewicht und anderen Eigenschaften wird Stahl noch lange Zeit der am besten geeignete Werkstoff für Automobilkarosserien sein.
Je nach Festigkeitsniveau kann Automobilstahl in drei Kategorien eingeteilt werden: kohlenstoffarmer Stahl, gewöhnlicher hochfester Stahl und fortschrittlicher hochfester Stahl.
1. Flussstahl
Kohlenstoffarmer Stahl bezieht sich hauptsächlich auf aluminiumberuhigten Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt oder interstitialfreien Stahl (IF-Stahl). Es hat eine geringe Streckgrenze und eine hohe Bruchdehnung. Es verfügt über hervorragende Kunststoffverarbeitungseigenschaften und eignet sich sehr gut für die Herstellung komplexer Teile und kann in Autotüren eingesetzt werden. Zum Stanzen werden Bleche, Reserveradmulden, Radabdeckbleche und andere Tiefzieh- und Ultratiefziehprodukte verwendet. Insbesondere interstitialfreier Stahl wird durch Zugabe einer geeigneten Menge Titan und/oder Niob zu Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt. Die Zwischengitteratome (Kohlenstoff, Stickstoff) im Stahl liegen in Form von Karbiden und Nitriden vor, wodurch die Zwischengitteratome der festen Lösung im Stahl reduziert werden. , was ihm eine bessere Formbarkeit verleiht.
2. Gewöhnlicher hochfester Stahl
Zu den gängigen hochfesten Stählen gehören vier Kategorien: mit Phosphor versetzter hochfester Stahl, hochfester IF-Stahl, Bake-Hardened-Stahl und niedriglegierter hochfester Stahl.
Mit Phosphor versetzter hochfester Stahl bezieht sich auf die Zugabe von nicht mehr als 0,12 % fester Lösungsverfestigungselemente wie Phosphor zu Stahl mit extrem niedrigem Kohlenstoffgehalt (basierend auf Stahl ohne Zwischenräume) oder Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (basierend auf kohlenstoffarmer, aluminiumberuhigter Stahl), um die Festigkeit des Stahls zu verbessern. Dieser Stahl verfügt über eine hohe Festigkeit und gute Kaltumformeigenschaften sowie eine gute Schlagzähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit und wird häufig zur Herstellung von Automobilpaneelen oder Strukturteilen verwendet.
Hochfester IF-Stahl verbessert das plastische Dehnungsverhältnis (r-Wert) und den Kaltverfestigungsindex (n-Wert) des Stahls durch Steuerung der chemischen Zusammensetzung des Stahls. Aufgrund der mischkristallverfestigenden Wirkung der Legierungselemente im Stahl und der Abwesenheit von Zwischengitteratomen weist dieser Stahl sowohl eine hohe Festigkeit als auch hervorragende Kaltumformeigenschaften auf. Es wird normalerweise zur Herstellung komplexer Teile verwendet, die ein Tiefziehen erfordern.
Bake-hardened-Stahl behält eine bestimmte Menge an Kohlenstoff- und Stickstoffatomen in fester Lösung im Stahl, und die Festigkeit des Stahls kann durch Zugabe von Verstärkungselementen wie Phosphor und Mangan verbessert werden. Nach der Bearbeitung und Umformung sowie dem Einbrennen bei einer bestimmten Temperatur wird die Streckgrenze des Stahls durch Aushärtung deutlich erhöht. Es wird üblicherweise in Automobil-Außenverkleidungen verwendet, die eine höhere Bake-Hardening-Leistung erfordern.
Niedriglegierter hochfester Stahl wird durch Zugabe einzelner oder zusammengesetzter Mikrolegierungselemente wie Niob, Titan und Vanadium zu kohlenstoffarmem Stahl hergestellt, um Carbonitridpartikel und Ausscheidungen zur Verstärkung zu bilden. Gleichzeitig verfeinern die Mikrolegierungselemente die Körner, um eine höhere Festigkeit zu erreichen, die hauptsächlich für Strukturteile und Verstärkungsteile mit hohen Anforderungen an die Bördelformung verwendet wird.
3. Fortschrittlicher hochfester Stahl
Fortschrittlicher hochfester Stahl kann das Gewicht eines Fahrzeugs minimieren, ohne seine Sicherheitsleistung zu beeinträchtigen, und so die Anforderungen der Automobilindustrie an Energieeinsparung und Emissionsreduzierung erfüllen.
Fortschrittlicher hochfester Stahl umfasst hauptsächlich acht Kategorien: Dualphasenstahl, Dualphasenstahl mit verbesserter Formbarkeit, durch Phasenumwandlung induzierter Plastizitätsstahl, Mehrphasenstahl, Mehrphasenstahl mit verbesserter Formbarkeit, abgeschreckter, geteilter Stahl, martensitischer Stahl und heißer Stahl -geformter Stahl.
Die Struktur von Dualphasenstahl (DP-Stahl) besteht hauptsächlich aus Ferrit und Martensit. Es weist ein niedriges Streckgrenzenverhältnis, eine hohe Kaltverfestigungsleistung, eine gute gleichmäßige Dehnung und eine gute Bake-Hardening-Leistung auf. Bei gleicher Streckgrenze weist Dualphasenstahl eine höhere Festigkeit als niedriglegierter hochfester Stahl auf, weist keine Alterung bei Raumtemperatur auf und weist eine gute Umformbarkeit auf. Derzeit beträgt die Festigkeit von Dualphasenstahl 450–1310 MPa und wird hauptsächlich für Strukturteile und Verstärkungen verwendet.
Die Struktur von Dualphasenstahl mit verbesserter Formbarkeit (DH-Stahl) besteht hauptsächlich aus Ferrit, Martensit und einer kleinen Menge Bainit oder Restaustenit. Im Vergleich zu Dualphasenstahl mit gleicher Zugfestigkeit weist er eine höhere Dehnung und einen höheren Kaltverfestigungsindex auf. Daher eignet sich diese Stahlsorte für Teile mit höheren Ziehanforderungen.
Die Struktur von Transformation Induced Plasticity Steel (TR-Stahl) besteht hauptsächlich aus Ferrit, Bainit und Restaustenit, und der Gehalt an Restaustenit beträgt nicht weniger als 5 %. Während des Umformprozesses kann sich Restaustenit in Martensit umwandeln, wodurch der Stahl eine hohe Kaltverfestigungsrate, gleichmäßige Dehnung und Zugfestigkeit aufweist. Im Vergleich zu Dualphasenstahl mit gleicher Zugfestigkeit weist er eine höhere Dehnung auf.
Die Struktur von Complex Phase Steel (CP-Stahl) besteht hauptsächlich aus einer kleinen Menge Martensit, Restaustenit oder Perlit, verteilt auf einer Ferrit- oder Bainitmatrix, die durch Feinkörnung oder Ausscheidungsverfestigung von Mikrolegierungselementen verstärkt wird. Im Vergleich zu Dualphasenstahl mit gleicher Zugfestigkeit weist er eine höhere Streckgrenze und gute Biegeeigenschaften auf und wird hauptsächlich zum Biegen und Bördeln von Formteilen verwendet.
Komplexphasenstähle mit verbesserter Formbarkeit (CH-Stahl) basieren auf der traditionellen Komplexphasenstahlstruktur (Ferrit + Martensit + Bainit) und führen die metastabile Phase des Restaustenits ein. , Martensit und Bainit, was ihm eine höhere Festigkeit und eine höhere Lochausdehnungsrate verleiht. Der Ferrit im Stahl kann eine bessere Plastizität bieten, indem er sich auf die durch Phasenumwandlung induzierte Plastizität des Restaustenits stützt, um eine höhere gleichmäßige Dehnung und Gesamtdehnung zu erreichen. Der Verbundwerkstoff mit mehrphasiger Struktur verleiht CH-Stahl eine hohe Festigkeit und weist eine hohe Lochausdehnungsleistung und eine gute Dehnungsleistung auf.
Abschreck- und Trennstahl (QP-Stahl) ist ein ultrahochfester Stahl mit hoher Formbarkeit, der im Abschreck- und Trennverfahren hergestellt wird. Die Mikrostruktur von Stahl besteht aus mehreren Phasen wie Martensit + Ferrit + Restaustenit. Es nutzt die ultrahohe Festigkeit von Martensit und die umwandlungsinduzierte Plastizität (TRIP) von Restaustenit. )-Effekt, der eine bessere Formbarkeit als herkömmlicher ultrahochfester Stahl mit einem mittleren Streckgrenzen-Festigkeits-Verhältnis und hohen Kaltverfestigungseigenschaften erreicht und sich für Karosserierahmenteile und Sicherheitsteile mit relativ komplexen Formen und hohen Festigkeitsanforderungen eignet.
Die Struktur von martensitischem Stahl (MS-Stahl) besteht fast ausschließlich aus Martensit. Es weist normalerweise eine hohe Zugfestigkeit und ein hohes Streckgrenzenverhältnis auf. Es wird hauptsächlich für Antikollisionsteile und Sicherheitsteile mit hohen Festigkeitsanforderungen verwendet. Stücke.
Beim Heißprägen von Stahl (HS-Stahl) wird die Stahlplatte über die Austenitisierungstemperatur erhitzt. Die erhitzte Stahlplatte wird in der Form gestanzt, die Umformung und das Abschrecken werden gleichzeitig abgeschlossen und der Austenit wird in ein vollständiges Martensitgefüge umgewandelt. Erzielen Sie eine präzise Stanzumformung hochfester Teile und lösen Sie Probleme wie leichte Rissbildung bei ultrahochfesten Stahlplatten beim Kaltprägen, starke Rückfederung, Schwierigkeiten bei der Umformung komplexer Teile und schwerer Formverlust. Derzeit beträgt die Festigkeit von warmumgeformtem Stahl 1300 bis 2000 MPa und wird hauptsächlich für Strukturteile und Sicherheitsteile wie B-Säulen und Antikollisionsträger verwendet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Festigkeit und Plastizität von Stahl unter den Metallkonstruktionsmaterialien einen weiten Einstellbereich hat. Gleichzeitig können verschiedene Verfahren wie Gießen, Schmieden und Schweißen eingesetzt werden, die im Automobilbereich immer noch weit verbreitet sind.
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