文档介绍：简说高强度钢在汽车轻量化中的应用 1 汽车轻量化的途径及材料应用趋势 汽车轻量化途径目前,全球中型乘用车平均质量约为 1 200~1 400kg ,发达国家力争在 2015 年将中型乘用车整车质量减轻到 1 000 kg 以下。实现汽车轻量化主要有以下几种途径: 一是采用轻质材料, 如使用低密度的铝及铝合金、镁及镁合金、工程塑料或碳纤维复合材料等; 二是使用高强度钢替代普通钢材,降低钢板厚度规格; 三是采用先进的制造工艺,如激光拼焊、液压成形、铝合金低压铸造及半固态成型技术; 四是优化结构设计, 即对汽车车身、底盘、发动机等零部件进行结构优化,采用前轮驱动、高刚性结构和超轻悬架结构等。 汽车材料的应用趋势近年来,轻质材料的应用逐渐增多,汽车内饰件业已塑料化; 铝、镁合金主要以铸件或锻件的形式应用于汽车发动机、变速器等零部件上, 以及豪华车和特种车辆的车身制造中。由于成本高、成型工艺复杂及焊接性差等原因,铝、镁合金在车身制造中尚未大规模应用。高强度钢在抗碰撞性能、加工工艺和成本方面较铝、镁合金具有明显的优势, 能够满足减轻汽车质量和提高碰撞安全性能的双重需要, 从成本与性能角度来看, 是满足车身轻量化、提高碰撞安全性的最佳材料。除了疲劳强度外, 高强度钢在应用中的各个性能指标均正比于板厚和相应的材料性能的 n 次方的乘积。如压溃强度 Ps∝tσb2n 、撞击吸能 AE =t 2σb2n 等。因此, 高强度钢板能够大幅度增加零件的抗变形能力, 提高能量吸收能力和扩大弹性应变区。高强度钢应用于汽车零件上, 可以通过减薄零件厚度来减轻车身质量; 当钢板厚度分别减少 、 、 mm 时车身可减重 6%、 12% 、 18% 。车身用钢向高强度化发展已经成为趋势。 2 高强度钢的强化机理与分类 高强度钢的强化机理高强度钢的强化机制主要有固溶强化、析出强化、组织强化、烘烤硬化、细晶强化. 高强度钢的主要种类根据强度分类, 屈服强度在 210~550 MPa 和抗拉强度在 270~700 MPa 的钢为高强钢(HSS) ,而屈服强度大于 550 MPa 和抗拉强度大于 700 MPa 的钢为超高强钢(UHSS) 。如果根据冶金学特征进行分类,分为普通高强度钢(C-Mn 钢、高强度 IF 钢、 BH 钢、 IS 钢、 HSLA 钢)和先进高强度钢(DP 、 CP、 TRIP 、M、 HF) 。(1) 高强度钢(IF) 高强度 IF 钢属于固溶强化钢, 在超低碳、铝镇静钢中添加 P、 Mn和 Si 等固溶强化元素来提高强度,抗拉强度可达 450 MPa 。高强度 IF 钢具有良好的机械性能和抗二次加工脆性、化学处理性和合金化镀锌适应性。广泛应用在车身结构件、开启件上。(2) 烘烤硬化钢(BH) BH 钢金相组织以铁素体为基体, 主要以固溶强化来提高强度。其特点是添加的磷元素在钢的冶炼过程中可以与碳、氮形成固溶强化。在钢板冲压过程中,基体( 铁素体)内“位错”密度增加,碳、氮原子向“位错”扩散的距离缩短,当 BH 钢车身进入涂装在烘烤炉中受热时, 便赋予了固溶体中碳、氮原子扩散的能量, 使碳、氮原子在“位错”处析出, 从而提高了工件的屈服强度, 故称此类钢为烘烤硬化钢。(3) 低