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對于汽車高強鋼伱了解多少?

随着時代的發展和科技的進步,汽車已經成為現代交通運輸中不可缺少的工具。中國經濟的快速增長帶動了汽車工業的高速發展,2009年中國已成為世界第一大汽車生産國。但是,汽車在給人們生活帶來方便的同時,也帶來了安全性,油耗和環保等問題。衆所周知,汽車尾氣的大量排放造成了嚴重的空氣污染,溫室效應、霧霾已經給我們的生活及健康帶來了很多負面影響。因此,在汽車工業中提高安全性的同時,越來越注重降低能耗。目前,實現汽車輕量化并保證其性能的主要途徑之一就是用汽車高強鋼代替傳統的鋼闆材料。

傳統鋼是單一的鐵素體組織,有較低的碳含量和合金元素。先進高強鋼(advancedhighstrengthsteel,簡稱AHSS)含有大量的合金元素(Mn、Si、Al、P、B),并且其組織是由多種相構成的,完美結合了強度和塑性。目前,先進高強鋼已經發展到第二代,正在向着高成形性和超高強度的第三代高強鋼發展。

高強鋼的成型工藝主要包括以下幾個步驟:1)熱成型。熱成型技術是将鋼闆加熱到再結晶溫度以上保溫一段時間,待其完全奧氏體化後快速冷卻,得到完全的馬氏體組織。2)沖壓成型。這種加工過程使得低屈服強度的鋼闆轉化成高強度,并使零件的尺寸形狀趨于穩定。3)退火。退火處理可以使鋼再結晶,使其具有優良的力學性能。4)熱浸鍍鋅。鍍鋅可以防止鋼表面的氧化,增長其壽命。

現代熱鍍鋅工藝将的鋼退火和鍍鋅過程有機結合,鋼在含有還原性氣體的退火爐中完成退火後,随即浸入熔融的鋅液中進行鍍鋅。鋼闆鍍鋅質量的好壞與退火工藝有着極其密切的聯系。鋼闆在退火處理之前,表面含有很多鐵的氧化物。在退火過程中,鋼闆表面的氧化鐵會減少,使得液态鋅更容易與鋼闆表面結合。但是,由于先進高強鋼的合金元素含量較高,在退火過程中極易發生選擇性氧化,在鋼表面形成了複雜的矽錳氧化物,導緻液态鋅的潤濕變差,産生鍍鋅缺陷(如下圖所示)。

現階段,對于先進高強鋼的研究主要集中在以下幾個方面:1)新的合金化設計,優化合金元素的種類及含量;2)新的材料組織結構設計,使晶粒更加均勻細小,具有更高的強度和韌性;3)熱軋及冷軋工藝控制,使鋼獲得更好的組織及尺寸精度;4)熱處理溫度時間的調整,使鋼在獲得優良組織的同時,減少表面的氧化物,提高鋅液的潤濕性;5)高性能表面控制技術,是塗鋅層界面與鋼表面結合更加緊密,防止氧化。

近些年,中國在先進高強鋼的研究方面做了大量的工作,并取得了明顯的進展。然而,新一代高強鋼由于合金元素含量高、強度高,使得成型困難、應用過程更加複雜。探明新一代高強鋼在應用過程中的組織和力學演變行為,對于推動中國汽車業的發展具有重要的意義。

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