汽车车身用高强度钢及其加工性能的探讨
高强度钢材研究报告
高强度钢材研究报告研究报告:高强度钢材摘要:本研究报告旨在对高强度钢材进行深入研究,包括其性能特点、制备工艺、应用领域以及未来发展趋势。
通过对高强度钢材的研究,我们可以更好地了解其在工程领域的应用潜力,为相关领域的工程师和研究人员提供参考和指导。
1. 引言高强度钢材是一类具有优异力学性能的金属材料,其抗拉强度和屈服强度高于传统结构钢材。
随着工程领域对材料强度和轻量化要求的不断提高,高强度钢材逐渐成为研究和应用的热点。
2. 高强度钢材的性能特点高强度钢材具有以下几个主要性能特点:- 高强度:高强度钢材的抗拉强度通常超过800MPa,屈服强度超过700MPa,较传统结构钢材提高了30%以上。
- 良好的塑性和韧性:高强度钢材在高强度的同时,能够保持较好的塑性和韧性,能够承受较大的变形和冲击载荷。
- 良好的焊接性能:高强度钢材具有良好的焊接性能,适用于各种焊接工艺。
- 良好的耐腐蚀性:高强度钢材通过合理的合金设计和表面处理,能够提高其耐腐蚀性能。
3. 高强度钢材的制备工艺高强度钢材的制备主要包括以下几种工艺:- 热轧工艺:通过热轧工艺可以获得具有较高强度的钢材,其中包括控制轧制温度、控制轧制变形量等关键参数。
- 热处理工艺:通过热处理工艺可以改变高强度钢材的组织结构,提高其强度和硬度。
- 控制轧制工艺:通过控制轧制工艺可以实现高强度钢材的定向凝固和织构控制,进一步改善其力学性能。
4. 高强度钢材的应用领域高强度钢材的应用领域广泛,主要包括以下几个方面:- 结构工程:高强度钢材可以用于桥梁、建筑、海洋平台等结构工程中,提高结构的承载能力。
- 汽车工程:高强度钢材可以用于汽车车身、底盘等部件,实现汽车的轻量化和提高碰撞安全性能。
- 航空航天工程:高强度钢材可以用于飞机、火箭等航空航天器的结构件,提高其载荷能力和耐久性。
- 能源工程:高强度钢材可以用于核电站、风电塔等能源工程中,提高设备的安全性和可靠性。
5. 高强度钢材的未来发展趋势高强度钢材在未来的发展中还存在一些挑战和机遇:- 材料设计:通过合金设计和微观组织控制,进一步提高高强度钢材的力学性能和耐腐蚀性。
先进高强钢应用优势及未来研究方向
先进高强钢应用优势及未来研究方向当前,由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
轻量化这一概念最先起源于赛车运动,车身减重后可以带来更好的操控性,发动机输出的动力能够产生更高的加速度。
由于车辆轻,起步时加速性能更好,刹车时的制动距离更短。
汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。
1轻量化意义汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量,在保持汽车整体品质、性能和造价不变甚至优化的前提下,降低汽车自身重量可以提高输出功率、降低噪声、提升操控性、可靠性,提高车速、降低油耗、减少废气排放量、提升安全性。
有研究结果表明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%-8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3—0.6升;若滚动阻力减少10%,燃油效率可提高3%;若车桥、变速器等装置的传动效率提高10%,燃油效率可提高7%。
汽车车身约占汽车总质量的30%,空载情况下,约70%的油耗用在车身质量上。
因此,车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有裨益。
2AHSS优势高强钢、铝合金、镁合金和塑料是当前汽车轻量化的4种主要材料。
高强度钢主要用于汽车外壳和结构件。
铝合金最适用于产生高应力的毂结构件,如罩类、箱类、歧管等。
镁合金具有良好的压铸成型性能,适应制造汽车各类压铸件。
塑料及其复合材料通过改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。
钢铁材料在与有色合金和高分子材料的竞争中继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势,通过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度潜力,迄今为止仍然是汽车制造中使用最多的材料。
随着安全性、燃油经济性和驾驶性能标准的不断提升,这对车用材料提出了更高的要求。
为应对这一挑战,全球钢铁工业成功研发了具有突出冶金性能和高成形性的先进高强度钢(AHSS)。
理想汽车车身强度
理想汽车车身强度理想汽车,作为新时代的智能电动汽车品牌,其车身强度一直是消费者关注的焦点。
本文将从多个角度为您详细解析理想汽车的车身强度。
一、理想汽车车身材料理想汽车在车身材料的选择上,采用了高强度钢材、铝合金以及复合材料等多种材料。
这些材料的应用,既保证了车身的轻量化,又提高了车身的强度和刚度。
1.高强度钢材:理想汽车的车身结构主要采用高强度钢材,占比达到60%以上。
这种钢材具有优异的强度和塑性,能够在碰撞过程中吸收大量能量,保障车内乘客的安全。
2.铝合金:理想汽车在车身覆盖件和部分结构件上使用了铝合金材料,既减轻了车身重量,又保持了良好的强度。
3.复合材料:理想汽车在部分零部件上采用了复合材料,如碳纤维增强复合材料,具有高强度、轻量化的特点。
二、理想汽车车身结构理想汽车的车身结构采用了先进的笼式车身设计,具有良好的抗撞击性能和刚度高。
1.笼式车身:理想汽车的车身结构采用了笼式车身设计,这种结构能够在碰撞时有效分散撞击力,减小对车内乘客的损伤。
2.多通道传力路径:理想汽车的车身结构设计了多通道传力路径,使碰撞能量在多个方向上传递,提高了车身在碰撞过程中的吸能效率。
三、理想汽车车身强度测试理想汽车在研发过程中,对车身强度进行了严格的测试,确保车身强度满足安全标准。
1.碰撞测试:理想汽车进行了正面、侧面、后面等多种碰撞测试,验证车身在碰撞过程中的吸能性能和乘客保护能力。
2.静态强度测试:理想汽车对车身进行了静态强度测试,包括扭转刚度、弯曲刚度等,确保车身在极端工况下的强度。
3.耐久性测试:理想汽车对车身进行了耐久性测试,模拟车辆在不同路况下的使用寿命,以保证车身的长期稳定性能。
总结:理想汽车在车身强度方面的表现,充分体现了其品牌对安全的重视。
高强度钢在汽车行业的应用研究
高强度钢在汽车行业的应用研究对于汽车制造行业来说,高强度钢是一个非常重要的材料。
它可以在确保车身结构强度的同时,提高汽车的安全性和乘坐舒适度。
因此,研究和应用高强度钢成为汽车制造行业的重要任务之一。
一、高强度钢的特点及应用高强度钢是指屈服强度在360到700兆帕之间的钢材。
它的强度相比普通的低碳钢和普通碳素钢要更高,且耐腐蚀性、可塑性、韧性等方面都更优秀。
高强度钢通常用于汽车的主体结构,其应用可以提高汽车的安全性,同时可以减轻整车的重量。
这也是为什么现在越来越多的汽车制造商开始使用高强度钢。
二、高强度钢在汽车行业的应用研究高强度钢的应用研究主要分为以下几个方面:1. 抗撞性能研究汽车安全问题一直是人们非常关注的话题。
高强度钢的应用可以大大提高汽车的抗撞性能,从而保障驾乘人员的生命安全。
因此,研究高强度钢抗撞性能对汽车制造行业的未来发展具有重要意义。
2. 生产工艺研究汽车制造行业中的工艺问题一直是影响汽车制造水平和质量的主要因素之一。
高强度钢的生产工艺较为复杂,需要钢铁厂家进行特殊的处理,以保证钢材的质量和性能。
因此,研究高强度钢的生产工艺对提高汽车制造的效率和质量是十分重要的。
3. 焊接技术研究高强度钢的应用也为汽车制造行业带来了一定的技术挑战,其中最大的挑战之一就是高强度钢的焊接技术问题。
高强度钢与普通钢的焊接比较困难,需要采用特殊的焊接技术。
因此,研究高强度钢的焊接技术对推动汽车制造行业的技术创新和发展也具有很大的意义。
三、高强度钢在未来的应用前景随着汽车制造行业的不断发展壮大,高强度钢也将继续得到广泛的应用。
为了提高汽车的性能、安全及耐用性,汽车制造商还需要加大对高强度钢研究的力度。
同时,这也激发了高强度钢制造商持续推进研发进程,以更好地满足汽车制造行业的需求。
高强度钢的应用可以满足未来汽车制造行业对材料性能和品质的不断追求,并对汽车安全和环保提供全面保障。
总之,高强度钢在汽车制造行业的应用研究具有巨大的潜力。
超高强度钢在汽车车身上的应用
1 引言
目前 ,国内外很 多新 上市 的车广 泛应 用 了先进高 强 度钢 ,如双 相钢 、相 变诱 导塑性 钢 、复相 钢及 马 氏 体 钢 。有 些采 用 了热 冲压 成 形技 术 ,抗 拉 强度 大于 1 3 0 MP ,大 大提高 了汽 车车身 的结构 强度 及能量 吸 0 a
一
样 的优 点 。 典 型 的 应 用 零 件 有 前 、 后 门左 / 防 撞 右 杆 ( ),前 、 后 保 险 杠 ,A 加 强 板 ,B 加 强 梁 柱 柱 板 ,C 加 强 板 ,下 边 板 ,地 板 中 通 道 , 车 顶 加 强 柱
梁等。
种 将含 硼 元 素 坯 料 加 热 并 转 移 到成 形 工具 中 的 工 艺 ,成 形和 硬 化 一 步 完 成 , 回火 可 以通 过在 压 力机 中零 件 冲压 过 程 中 自身 的热 量 完 成 ,零 件 可 以 获 得
B 0 H 系列 板 材 ,初步 具 备 热冲 压 模具 设 计和 制 5 0 S 1
造 能 力。
到 目前 为 止 ,对于 高 强度 钢 板 还 没 有 一 个统 一
广泛 应用 于结 构梁 类零 件。 这些梁 类件 除具 有 吸收能
本地 的 团 队 也 在 进 行 试 样 , 图9显 示 了 0r a l y I 。 g o
的材 质 、硬 度和 表 面 处理 上 。材 质 使 用DC5 、 D 、 3 2
在 最 小 。 热 冲 压 一 般 有 6 工 序 :剪 板 落 料 、 热 冲 道 压 、激 光剪 切 和 冲 孔 、 喷 丸 除 锈 和 涂 防 锈 油 ,其 中 只 有 第 二道 工 序 热 冲 压 使 用 模 具 。热 冲 模 与普 通 模 具 的 区 别也 较 大 , 内部 要 钻 空 以布 置 复 杂 的冷 却 水
车身高强度钢材参数
车身高强度钢材参数
车身高强度钢材是指用于汽车制造的高强度钢材,它具有优异
的强度、韧性和耐腐蚀性能,能够提高汽车的安全性能和减轻车身
重量。
一般来说,车身高强度钢材的参数包括以下几个方面:
1. 强度参数,车身高强度钢材通常具有较高的屈服强度和抗拉
强度。
这些参数可以通过屈服强度(yield strength)和抗拉强度(tensile strength)来表示。
屈服强度是材料开始变形的强度,
而抗拉强度是材料抵抗拉伸力的能力。
2. 成分参数,车身高强度钢材的成分参数包括碳含量、合金元
素含量等。
这些成分可以影响钢材的强度、硬度、韧性和耐腐蚀性能。
3. 加工参数,车身高强度钢材的加工参数包括冷加工硬化指数、成形性能等。
这些参数可以影响钢材的加工性能,包括冲压、弯曲、拉伸等加工过程中的表现。
4. 耐腐蚀参数,车身高强度钢材通常需要具有良好的耐腐蚀性能,这可以通过相关的参数来评价,比如盐雾试验、腐蚀试验等。
5. 其他参数,除了上述参数外,车身高强度钢材还可能涉及到其他参数,比如热处理参数、热膨胀系数等。
总的来说,车身高强度钢材的参数涉及材料的力学性能、化学成分、加工性能、耐腐蚀性能等多个方面。
这些参数对于汽车制造具有重要意义,能够直接影响汽车的安全性能、节能性能和环保性能。
先进材料在汽车制造中的应用研究
先进材料在汽车制造中的应用研究汽车,作为现代社会不可或缺的交通工具,其制造技术一直在不断发展和创新。
其中,先进材料的应用起到了至关重要的作用。
这些材料不仅提升了汽车的性能、安全性和舒适性,还对环境保护和可持续发展产生了深远的影响。
先进高强度钢(AHSS)是目前汽车制造中广泛应用的一类材料。
与传统钢材相比,AHSS 具有更高的强度和更好的延展性。
通过采用不同的合金元素和热处理工艺,AHSS 能够在减轻车身重量的同时,保持甚至提高车身的结构强度。
这意味着汽车在碰撞时能够更好地保护乘客的安全,同时降低燃油消耗,减少尾气排放。
例如,双相钢和相变诱发塑性钢在汽车的车架、车门和保险杠等部位得到了大量应用。
铝合金在汽车制造中的应用也日益增多。
铝合金具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性等优点。
使用铝合金制造汽车零部件,如发动机缸体、轮毂和车身面板,可以显著减轻车辆的重量,提高燃油效率。
此外,铝合金的回收利用率较高,有利于降低汽车生产对环境的影响。
一些高端汽车品牌已经广泛采用铝合金来打造车身结构,不仅提升了车辆的性能,还展现了其先进的制造工艺和环保理念。
碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种具有极高强度和刚度的先进材料。
尽管成本相对较高,但在高性能汽车和电动汽车领域,CFRP 展现出了巨大的应用潜力。
CFRP 可以用于制造汽车的车架、传动轴和车身覆盖件等部件,极大地减轻了车辆的重量,提高了车辆的加速性能和续航里程。
例如,一些超级跑车采用了大量的 CFRP 材料,使其在保持高强度的同时,实现了极致的轻量化。
除了结构材料,功能性材料在汽车制造中也发挥着重要作用。
例如,隔音降噪材料可以提高车内的安静程度,为乘客提供更舒适的驾乘环境。
新型的隔热材料能够减少车内热量的传递,降低空调系统的负荷,从而节省能源。
而在电动汽车中,高性能的电池材料是决定车辆续航里程和充电速度的关键因素。
目前,锂离子电池的正极材料如三元材料和磷酸铁锂,以及负极材料如石墨和硅基材料,都在不断地改进和优化,以提高电池的能量密度和循环寿命。
中国汽车用钢分析
中国汽车用钢分析首先,结构钢是汽车制造中最基本的钢材,通常用于汽车车身结构的制造,具有较高的强度和硬度。
目前,主要采用的结构钢材是低合金高强度钢(HSS)和紧密纳米晶钢(DP)。
低合金高强度钢具有较高的强度和韧性,能有效减轻车身重量,同时提高车身的抗挤压能力和碰撞安全性能。
紧密纳米晶钢具有较高的韧性和延展性,适用于制造车身部件。
其次,心韧钢是一种在汽车制造中广泛使用的钢材,具有良好的冷加工性能和高的拉伸强度。
心韧钢可以用于汽车车架、车门、引擎盖等部位的制造,能够提高汽车的安全性和耐久性。
弹簧钢在汽车制造中主要用于制造悬挂系统和底盘系统的弹簧,具有良好的弹性和耐疲劳性能。
弹簧钢通常要求具有高的强度、韧性和延展性,以保证汽车在行驶过程中的舒适性和稳定性。
轴承钢是用于制造汽车发动机和传动系统的轴承的重要材料,要求具有高的硬度、耐磨性和疲劳寿命。
轴承钢通常采用合金钢,通过热处理和精细结晶技术来提高其性能。
冷热轧钢板是一种广泛应用于汽车制造的钢材,用于制造汽车车身外板和内饰板。
冷热轧钢板通常采用碳钢、不锈钢和镀锌钢等材料,具有良好的成形性和耐腐蚀性能。
最后,铝镁合金板是一种轻量化材料,逐渐在汽车制造中得到广泛应用。
与传统的钢材相比,铝镁合金板具有较低的密度和良好的可塑性,可以有效降低汽车的整体重量,提高燃油经济性和操控性能。
随着汽车工业的快速发展,对汽车用钢的需求逐渐增加。
为了提高汽车的性能和安全性,汽车制造企业需要不断研发和应用新型材料,提高汽车用钢的强度、韧性和耐久性等性能。
同时,注重钢材制造过程中的环保和可持续发展,推动钢铁产业的绿色转型。
车身用第三代高强钢QP1180冲压成型性能研究
图 1 选择 B 柱内板作为冲压成型性研究零件
Material QP1180
C 0.18%
Si 1.7%
表 1 QP1180 的主要化学成分
Mn
P
2.7%
< 0.015%
注 :铝含量为全铝含量(Alt)
074
AUTO DRIVING & SERVICE 2019 . 09
S < 0.005%
Al < 0.05%
0 引言
目前能源问题日益凸显,对环保的要求不断提高,低能耗 成为汽车行业的发展趋势。而在保证安全性能的前提下进行整车 轻量化设计是汽车降低能耗的重要途径,车身约占整车质量的 20%,因而汽车车身,特别是车身骨架件的轻量化设计,是整车 轻量化的关键 [1],其中采用高强度钢板是车身骨架轻量化的重要 手段。
1 实验原料
实验原料为宝钢生产的 QP1180 薄钢板,厚度为 1.2 mm, 其主要化学成分如表 1 所示。
如图 1 所示,B 柱内板作为车身比较重要的安全零件,需满 足侧碰性能要求,对钢板强度要求较高。同时,因其局部造型复杂, 易发生开裂、起皱和减薄,对钢板塑性也有较高要求。实验选取 以车身 B 柱内板作为检测零件,采用数值模拟和实验相结合的方 法,研究 QP1180 的冲压成型性能,同时选择 3 种已经量产的 常用高强钢板 DP800、DP1000 和 QP980 进行对比实验。
汽车用高强度高塑性TWIP钢的开发研究.
探索与思考汽车用高强度高塑性TVVIP车H的开发研究■河北理工大学冶金与能源学院张贵杰宋卓霞摘要:轻量化是汽车“减重节能”的需要,采用高强度钢板不但可以实现汽车的轻量化。
同时还能提高汽车的被动安全性。
因此高强度钢板在汽车上的使用日益增多。
TWIP钢是最近几年国外正在进行研究的高强度、高塑性钢,由于其优良的强度和塑性的组合而得到研究者的重视。
本文简要介绍了近年来国内外高强度钢板的发展和应用情况。
关键词:汽车用钢;高强度;TWIP钢一.汽车用钢的国内外研究现状分析近年来.世界汽车工业面临着能源、环境和安全三大严峻问题。
减轻汽车自重,降低能耗,噪音,减少废气排放,成为各大汽车生产厂家提高竞争力的关键。
在汽车轻量化的潮流中.虽然铝、镁和塑料等材料的使用比率正在逐渐增加,但以高强度钢材料为代表的钢材,因其所具有的优异特性.经济性,可再循环利用等特点.仍然是汽车用钢的主要材料,据粗略统计,生产一辆汽车的原材料中,钢材所占的比例约为72%-88%。
面对其他竞争材料的上升态势.1994年在国际钢铁协会的倡议下,包括我国在内的全世界18个国家的35个钢铁公司联手成立了超轻钢车体计划(ULSAB:ultraIightsteelaUtObody).以寻求开发用于汽车车身的钢铁材料以及能提高钢材性能的可能性。
ULSAB研究项目的目标是向世界表明,钢材在减轻车重.降低成本和提高安全性等方面仍是最合适的材料。
其抗拉强度为200-300MPa,有良好的成形性,生产成本低。
采用超高强度薄钢板,是解决汽车车身自重大.噪音大.油耗高、回收利用率低、成本高等难题的有效途径之一。
由于在超轻钢车体计划中主要采用的钢种是高强度钢和超高强度钢.所以先进高强度钢(AHSS:AdvaneedHighStrength二.汽车用钢的发展汽车用钢的发展是随着汽车工业和冶金技术的发展而发展的,汽车用钢中的板材(包括热轧钢板、冷轧钢板和镀层板)是生产汽车的最主要原材料。
高强度钢的重要作用
高强度钢的重要作用
高强度钢具有以下一些重要作用:
1.提高汽车性能:高强度钢通过改变车身的刚度以及重量,进而间接地优化了汽车的整体性能。
例如,更强的刚度可以提高车身的抗变形能力,减少车辆晃动,提供更舒适的驾乘环境。
重量轻化则可以直接提升汽车的加速性能和燃油经济性。
高强度钢因其强度高、质量轻的特点,可以用来替代传统的普通钢,实现车身重量降低,提升汽车的动力性能。
2.提高碰撞安全性:高强度钢可以增加车身的抗撞击性,保护乘员的安全。
这些钢制成的车身结构可以更好地分散撞击力,同时保持乘员舱的稳定性。
3.优化乘坐舒适性:高强度钢还具有噪音、振动和声振粗糙度(NVH)方面的优势,有助于降低车辆的振动,提高乘坐舒适性。
4.降低维护成本:更长的使用寿命意味着高强度钢可以减少汽车的维护次数和维修成本。
高强度钢在提高汽车性能、提高碰撞安全性、优化乘坐舒适性和降低维护成本方面发挥着重要作用。
然而,这些优势的实现取决于汽车制造商如何设计和应用高强度钢,以及高强度钢的具体类型和强度。
汽车钢板的性能要求及钢板种类
汽车钢板的性能要求及钢板种类汽车钢板是用于汽车制造的重要材料之一,其性能要求及种类的选择直接关系到汽车的质量和性能。
下面将对汽车钢板的性能要求及种类进行详细阐述。
1.抗拉强度和屈服强度:汽车钢板需要具有较高的抗拉强度和屈服强度,以确保车身在受力时不会发生塑性变形或断裂。
一般来说,汽车零部件使用的钢板抗拉强度要求在350-550MPa之间,屈服强度要求在180-350MPa之间。
2. 冲击韧性:冲击韧性是指钢板在承受冲击荷载时的抗击穿能力,对汽车钢板来说尤为重要。
在碰撞等情况下,钢板需要能够吸收和分散冲击能量,以保护乘客的安全。
常用的冲击测试方法有冲击试验、Charpy V 型缺口冲击试验等。
3.塑性变形能力:汽车钢板需要具有良好的塑性变形能力,以便于制造过程中的冲压和弯曲等成形操作。
钢板的成形性能取决于其材料的塑性能和冲击韧性。
通常情况下,低碳钢板和热轧钢板具有较好的塑性变形能力。
4.良好的焊接性能:由于汽车钢板需要进行焊接连接,因此其焊接性能也是一项重要要求。
钢板的焊接性能包括焊接接头的强度、韧性和抗腐蚀能力等。
一般来说,低碳钢板和低合金钢板具有较好的焊接性能。
5.表面质量:汽车钢板需要具有较好的表面质量,能够满足汽车外观要求以及涂装和防腐等后续加工的需要。
表面质量主要通过表面处理和涂层技术来实现,如电镀、热浸镀锌和涂层等。
根据不同的应用需求,汽车钢板可以分为以下几种主要种类:1.混杂钢板:混杂钢板是由多种不同类型的钢材在热轧过程中层叠压制而成的。
其主要优点是兼具高强度和良好的塑性变形能力,可用于制造高强度的结构和安全零件。
2.常规碳钢:常规碳钢是一种含碳量较低的钢板,具有较好的焊接性能和塑性变形能力。
常用于车身面板、车架和底盘等零部件的制造。
3.热轧高强度钢板:热轧高强度钢板具有较高的抗拉强度和屈服强度,适用于制造要求高强度的零件,如承受较大载荷的结构件。
4.高强度低合金钢板:高强度低合金钢板以合金元素的添加来提高钢板的强度和塑性变形能力。
车身材料对汽车安全性能的影响分析
车身材料对汽车安全性能的影响分析一、引言如今,当我们谈起汽车安全性能,必然会涉及到车身材料。
车身材料在汽车制造和使用过程中直接影响到汽车的安全性能和使用寿命。
所以,本文将探讨车身材料对汽车安全性能的影响。
二、汽车车身材料种类汽车车身材料主要有以下种类:1.高强度钢高强度钢是一种优质的钢材,具有较高的强度和韧性。
在制造汽车时,高强度钢可以用来加强车身的抗碰撞能力和减轻车身重量。
2.铝合金铝合金是一种轻质材料,重量只有钢材的三分之一,但加工难度较高,需要使用特殊的生产工艺。
3.纤维增强塑料(FRP)FRP是一种环保、轻量化、高强度的新型材料,可替代传统的金属材料。
在汽车制造中,FRP可以用于制造车身壳体、车门等部件,具有优异的抗冲击和吸能能力。
4.碳纤维复合材料(CFRP)CFRP是一种重量轻、刚性高的材料,具有很好的抗冲击和耐磨损性能,广泛应用于航空航天、高级汽车等领域。
三、不同车身材料的安全性能分析1.高强度钢的安全性能高强度钢的抗碰撞能力较强,能有效保护车内乘客。
同时,高强度钢具有较高的强度和韧性,可以提高车身的稳定性和刚性,减少车身变形,有效预防车辆在碰撞后发生侧滑或翻车等危险情况。
但是,高强度钢的成本较高,加工难度也较大,需要使用专门的生产设备和技术,因此在使用时受到了生产成本的限制。
2.铝合金的安全性能铝合金的轻量化和强度高是其最大的优点。
因为铝合金重量轻,所以能够减小车身重心高度,提高车辆的稳定性和操控性。
而铝合金的强度高,可以提高车身的坚固性和刚性,减轻车身变形,更好地保护车内乘客。
但铝合金的价格昂贵,需要特定的生产工艺和技术支持,成本较高。
3.FRP的安全性能FRP具有很好的吸能性能,可以有效减少车辆在碰撞时产生的冲击力,从而保护车内乘客。
FRP的重量轻,具有优异的防腐抗老化性能,可以延长车身的使用寿命。
但因为FRP的成本较高,且加工难度较大,需要某些特定的生产设备和技术支持,因此在实际生产过程中受到了一定的限制。
高强度钢材的研究及其应用
高强度钢材的研究及其应用随着工业化的发展,钢材在现代社会中具有重要的地位。
钢材的种类很多,其中高强度钢材因其优异的机械性能,在现代工程中得到越来越广泛的应用。
高强度钢材的研究是一个热门的课题,在本文中,我们将探讨高强度钢材的研究历程和应用领域。
一、高强度钢材的研究历程高强度钢材无疑是钢材研究领域的一个热门话题。
在过去的几十年中,人们不断探索研究高强度钢材的技术和性能,逐步实现了高强度钢材的产生。
以下是高强度钢材产生的历程:1. 20世纪60年代初,在冶金学领域,出现了一种新型冶金加工工艺——微合金化技术。
这种技术采用小量添加元素后产生的效应,可使钢材的强度和韧性显著提高,成为高强度钢材的首要生产技术。
2. 20世纪80年代,高强度钢材开始用于航空工业。
然而,由于很难在制造过程中得到均匀、一致的性能,限制了原材料应用的范围。
为了克服这些问题,钢铁业开始采用超高强度钢的生产技术,以增加钢材的强度和韧性。
3. 进入21世纪,高强度钢材的研究进入了一个新的发展阶段。
国内外研究人员将合金元素添加的范围扩大到了5%~10%,并增加了一些新的添加元素。
通过纳米晶材料的制备和控制晶界结构,实现了高强度、高韧性的超细晶钢材的制备。
二、高强度钢材的应用领域高强度钢材具有优异的机械性能,因此具有广泛的应用领域。
以下是高强度钢材的几个应用领域:1. 汽车工业:随着汽车产业迈向高效、安全和环保方向,对汽车材料的要求也越来越高。
高强度钢材在汽车工业中应用广泛,它被用于汽车车身、底盘和发动机等部分。
高强度钢材可以减轻汽车整车重量,提高安全性、舒适性和节省能源。
2. 航空工业:航空工业是高强度钢材的一个重要应用领域。
高强度钢材可以用于许多航空器的零部件,例如发动机、机身框架等。
高强度钢材可以为航空工业提供增加承载能力的优势。
3. 建筑结构:随着建筑物结构的不断变化,越来越多的高强度钢材被应用于建筑结构部分。
大型的钢制桥梁、高耸的钢制塔楼、高效的空间框架、特殊的钢制屋顶都广泛地应用了高强度钢材,这些应用不仅提升了建筑物的结构强度,而且极大程度上节约了建筑成本。
第三代高强度汽车钢的性能与应用_魏元生
第三代 高 强 钢 介 于 第 一 代 与 第 三 代 之 间,为 20 ~ 40 GPa·% 。第三代汽车高强度钢板的轻量化和安全 性指标高于第一代汽车钢,而生产成本又显著低于第 二代汽车钢。
图 1 汽车先进高强钢分类 Fig. 1 Automotive advanced high strength steel category
1 第三代高强钢( TG 钢) 的组织与性能
1. 1 TG 高强钢分类 到目前为止,国际上已开发出的第三代高强钢分
为三类。 1) 美国科罗拉多州矿业学院( Colorado School of
Mines) 的 J G Speer 教授首先提出的 Q&P( Quenching and
第 12 期
魏元生: 第三代高强度汽车钢的性能与应用
22c5mn另一个重要特点是奥氏体转变温度较低在700750温度下可以实现完全奥氏体化同时mn元素的存在促使贝氏体等软组织连续转变曲线右移提高钢的淬透性对成形模具的冷却速度要求不敏感可实现在700750温度下温压成形得到完全淬火马氏体组织减少传统热成形钢裸板900950加热保温出现的表面氧化脱碳风险和接近30临界淬火冷却速度出现淬火软点的风险使传统热成形工艺简化降低了模具设计及加工难度提高品质可靠度降低加工成本和巨额设备与模具投资
表 2 两种 Q&P 钢的室温力学性能 Table 2 Mechanical properties of two kinds of Q&P steels
牌号
Rm / MPa Rp0. 2 / MPa A50 / %
n
r
HC600 /980QP
991
809
21. 5 0. 11 —
HC820 /1180QP 1225
汽车轻量化材料成型工艺分析
汽车轻量化材料成型工艺分析汽车轻量化是现代汽车工业发展的重要趋势之一,它能够显著提高汽车的燃油效率、降低排放、提升操控性能和安全性。
轻量化材料的应用和成型工艺是实现汽车轻量化的关键。
本文将探讨汽车轻量化材料的种类、成型工艺及其在汽车制造中的应用。
一、汽车轻量化材料的种类汽车轻量化材料主要包括高强度钢、铝合金、镁合金、复合材料等。
这些材料具有密度低、强度高、耐腐蚀性好等特点,是实现汽车轻量化的理想选择。
1.1 高强度钢高强度钢是汽车轻量化中应用最广泛的材料之一。
它通过优化合金成分和热处理工艺,实现了强度和韧性的双重提升。
高强度钢在汽车车身、底盘等关键部位的应用,可以有效降低整车重量,同时保持良好的安全性能。
1.2 铝合金铝合金以其低密度、高比强度和良好的铸造性能,成为汽车轻量化的另一重要材料。
铝合金可以通过铸造、锻造、挤压等工艺成型,广泛应用于汽车的发动机、变速箱、车身结构件等部件。
1.3 镁合金镁合金是所有结构材料中密度最低的金属,其密度仅为铝的2/3,钢的1/4。
镁合金的强度和刚度较高,且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽性能,适用于汽车的仪表板、座椅框架、轮毂等部件。
1.4 复合材料复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成的新型材料,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点。
在汽车领域,常用的复合材料包括碳纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)等。
这些材料在汽车的车身、内饰、底盘等部位的应用,可以显著降低汽车的重量。
二、汽车轻量化材料的成型工艺汽车轻量化材料的成型工艺是实现材料性能的关键环节,不同的材料和应用场景需要采用不同的成型工艺。
2.1 铸造工艺铸造是将熔融金属倒入模具中,待其冷却凝固后形成所需形状的工艺。
对于铝合金和镁合金等材料,铸造工艺可以实现复杂形状的成型,且成本相对较低。
常见的铸造工艺包括砂型铸造、金属型铸造、低压铸造等。
2.2 锻造工艺锻造是通过施加外力使金属形成所需形状的工艺,它能够提高材料的密实度和强度。
汽车用高强度高塑性TWIP钢的开发研究
汽车用高强度高塑性TWIP钢的开发研究摘要:随着汽车行业的快速发展和人们对节能环保的要求日益提高,对汽车材料的研发提出了更高的要求。
高强度高塑性的TWIP(Twinning-induced plasticity)钢作为一种新型汽车用材料,具有优异的力学性能和耐蚀性,因此受到了广泛关注。
本文通过概述TWIP钢的研究进展、分析其力学特性和加工性能,探讨了其在汽车行业中的应用前景。
一、引言随着汽车工业的不断发展,对汽车材料的性能要求也越来越高。
高强度高塑性的汽车材料可以提高汽车的安全性和节能性能,因此一直是汽车材料研发的热点和难点。
TWIP钢作为一种新型高强度高塑性材料,具有优异的力学性能和耐蚀性,有望成为未来汽车行业的主流材料。
二、TWIP钢的研究进展TWIP钢最早是由J. C. M. Farrar等人于1978年提出的。
经过多年的研究和改进,目前已有许多关于TWIP钢的研究成果。
研究者通过改变成分、调节热处理工艺和优化加工参数等方法,成功地提高了TWIP钢的力学性能和塑性变形能力。
三、TWIP钢的力学特性TWIP钢具有高强度、高韧性和良好的耐蚀性等优异的力学特性。
通过合理控制合金元素的含量和优化热处理工艺,可以进一步提高TWIP钢的力学性能。
在拉伸实验中,TWIP钢表现出良好的延展性,其形变能力能够达到50%以上,远高于传统的高强度钢材。
四、TWIP钢的加工性能TWIP钢具有良好的加工性能,适用于冷、热成型及焊接等加工工艺。
然而,由于TWIP钢中晶界处的位错运动和孪晶滑移等因素的存在,其加工过程中容易产生剪切失效和局部软化等问题。
因此,需要通过优化加工参数和改进工艺来提高TWIP钢的加工性能。
五、TWIP钢在汽车行业中的应用前景TWIP钢具有优异的力学性能和加工性能,可以满足汽车行业对高强度高塑性材料的需求。
其应用于汽车车身、车架和碰撞安全系统等部件,可以大大提高汽车的抗碰撞性能和安全性能。
此外,TWIP钢具有良好的耐蚀性,可以延长汽车的使用寿命并减少维修成本。
汽车车身用高强度钢及其加工性能的探讨
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不同种类的汽车钢板在性能上的区别
不同种类的汽车钢板在性能上存在一定的区别。
以下是一些常见种类的汽车钢板的性能特点:
1. 低碳钢:这种钢板的含碳量较低,因此具有较好的塑性和焊接性能。
它通常用于制造汽车的结构部件,如车架、车身面板等。
低碳钢的强度较低,但具有良好的加工性能和抗腐蚀性。
2. 高强度钢:高强度钢的强度较高,具有较好的抗拉强度和屈服强度。
它通常用于制造汽车的关键承载部件,如车轴、车轮等。
高强度钢的加工性能较差,但具有较好的抗疲劳性和耐腐蚀性。
3. 镀锌钢板:镀锌钢板是指在钢板上覆盖一层锌,具有较好的防腐蚀性能。
它通常用于制造汽车的外覆盖件,如车门、车顶等。
镀锌钢板的加工性能较好,但价格较高。
4. 铝合金板:铝合金板具有轻量化和抗腐蚀性的优点,通常用于制造汽车的非承重部件,如车门、车顶等。
铝合金板的强度较低,但具有良好的塑性和加工性能。
需要注意的是,不同种类的汽车钢板在具体应用中需要根据不同部位的要求进行选择。
例如,在车门等非承重部件中,通常采用铝合金板或镀锌钢板;而在车架、车身面板等承重部件中,通常采用高强度钢或低碳钢。
车身材料了解高强度钢在汽车制造中的应用
车身材料了解高强度钢在汽车制造中的应用近年来,随着汽车工业的不断发展,对于车身材料的要求也越来越高。
高强度钢作为一种优秀的材料,逐渐在汽车制造中得到广泛应用。
本文将带您了解高强度钢在汽车制造中的应用。
一、高强度钢的特点高强度钢具有优异的强度、韧性和耐腐蚀性能,相较于传统的普通钢材,具有更高的强度和更轻的重量。
高强度钢通过合理的合金设计和热处理工艺,使得钢材获得了更好的力学性能,并且在成本上也具备了一定的优势。
因此,高强度钢成为了汽车制造领域的热门材料。
二、高强度钢在汽车制造中的应用1. 结构件高强度钢在汽车的结构件中得到了广泛应用。
例如,车辆底盘和骨架是车辆的重要组成部分,需要具备较高的强度和刚性。
高强度钢具有优异的承载能力和疲劳寿命,因此成为了制造车身结构件的理想材料。
高强度钢可以有效地提高车辆的安全性和稳定性。
2. 安全件高强度钢在汽车的安全件中也有重要的应用。
例如,车辆的安全架构和各种安全装备(如安全气囊和安全带等)需要具备足够的强度和刚性以保护车辆乘员的安全。
高强度钢能够有效地吸收和分散碰撞能量,提供更好的保护性能。
3. 节能环保高强度钢的应用还有助于汽车的节能环保。
相较于传统的普通钢材,高强度钢具有更轻的重量,并且可以使用较薄的板材,从而减轻了车辆的整体重量。
减轻车辆重量可以降低燃油消耗,减少尾气排放,减轻对环境的污染。
因此,高强度钢的应用是推动汽车行业可持续发展的重要因素之一。
三、高强度钢的挑战与前景虽然高强度钢在汽车制造中具有广泛的应用前景,但也存在一些挑战。
首先,高强度钢的生产工艺相较于普通钢材更为复杂,需要更加精细的控制。
其次,高强度钢的成本相对较高,这也是其在大规模应用中的一个限制因素。
然而,随着技术的不断进步和制造工艺的改善,高强度钢在汽车制造中的应用前景依然十分广阔。
随着对车辆安全性和节能环保的要求越来越高,高强度钢将成为一种必不可少的材料。
同时,应用高强度钢材料也有助于汽车行业的技术创新和发展。
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1 问题的提出及齿条刀具的设计
用齿形角为25°的非标齿条刀具来加工压力角 为20°、模数为4 mm、齿数为25的标准直齿轮,那 么其齿条刀具是如何设计的?
在加工齿轮时,刀具的齿形角、模数与被加工齿 轮的模数及压力角要求相等,但是遇到上述问题时就 需要重新计算。大家知道,在加工齿轮的过程中齿轮 与刀具的展成运动相当于齿轮与齿轮或齿轮与齿条的 啮合运动,它们要正确啮合就需满足齿廓正确啮合条 件以及Willis定理。
2010年第2期
材
M AT E R I A L
料应用
A P P L I C AT I O N
2 高强度钢的加工性
汽车车身用高强度钢及其他材料主要是通过冲 压成形、焊接组装成车身。因此,高强度钢的冲压 成形性、焊接性等加工性能也是评价汽车车身用高 强度钢的主要依据。在此,通过与普通低碳钢(Mild Steel)对比,对强度较高、碳当量较高的两种具有 代表性的汽车车身用高强度钢板(780 MPa级DP钢 和980 MPa级TRIP钢)的冲压成形性、焊接性进行分 析与探讨。
图1
齿条刀具的齿顶上带有半径为R 1的圆角,R 1的值 可根据齿轮的具体要求确定出来。齿顶圆角与直线部 分相切。用图1所示的齿条刀具加工该齿轮时,让齿 条刀具的加工节线与被加工齿轮上压力角等于25°的 圆相切作纯滚动,则加工出的齿轮合乎设计要求。同 时,经验算齿条刀具的齿顶与齿根部都能满足制造要 求,其设计是可行的。
迄今为止,根据用途的不同,采用不同的强化 机制获得了多种汽车车身用高强度钢板。图1显示了 不同的强化机制下获得的几种高强度钢的强度和伸 长率。传统的汽车车身用钢主要是靠添加合金成分获 得固溶强化(solid-solution hardened)或析出强化 (precipitation hardened)型钢。由图1可知,析出强化 型钢虽然具有较高的强度,可是伸长率低的特性使其 冲压成形性较差;而固溶强化型钢虽具有较好的延展 性,但其强度却较低。
齿轮与该齿条刀具要正确啮合,其基节要相等, 则
m 1πcosα 1=m 2πcosα 2 m 2=4cos20°/cos25° 式中,m 1为被加工齿轮模数;m 2为齿条刀具模数; α 1为 被 加 工 齿 轮 压 力 角 ;α 2为 齿 条 刀 具 的 齿 形 角。
求出齿条刀具模数后,设计出的齿条刀具截形如 图1。
加强件。 于是,对提高延展性的组织控制型高强度钢进
行了研制,并于20世纪末进入了实用化阶段。最先 实用化的组织控制型钢是抗拉强度为590 MPa级的双 相钢(Dual Phase Steel,以下称DP钢)。DP钢室 温组织主要由铁素体和马氏体构成,铁素体为基体相, 岛状的马氏体分布于其上。软的铁素体赋予DP钢较 低的屈强比、较大的伸长率,具有优良的塑性;而硬 的马氏体则赋予其高的强度。鉴于此,综合性能较好 的580 MPa级DP钢取代了原来的440 MPa级钢作为 汽车车身结构件的主要材料。随之研制的780 MPa级 DP钢,现在广泛应用于汽车结构件。最近,通过控 制马氏体的体积分数、分散状态和两相的硬度差,从 而改善DP钢的伸长翻边性不足,研制出延展性和伸 长翻边性兼备的980 MPa级DP钢。
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材
M AT E R I A L
料应用
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形不再集中在局部,使相变均匀扩散到整个材料以提 高钢板的强度和塑性,实现了强度和塑性较好的统 一,解决了强度和塑性的矛盾。
TRIP钢与其他同级别的高强度钢相比,最大特 点是兼具高强度和高延展性,可冲制较复杂的零件; TRIP钢还具有高的抗冲撞吸收功的特点,一旦遭遇碰 撞,将通过自身形变来吸收能量,常用于汽车的保险 杠、汽车底盘等防撞部位。此外,这种钢还因其优良 的高速力学性能和疲劳性能,受到现代汽车制造商的 青睐,与DP钢一样主要用于汽车结构件。见图2。
对于形状复杂、强度要求不高的汽车车身外 板,主要采用具有极优异的深冲性能的无间隙原子钢 (Interstitial Free Steel;以下称IF钢)。IF钢的特点 是C、N含量很低,并在钢中加入Ti和Nb,形成Ti和Nb 的C、N化合物,使钢中的C、N间隙原子得以消除,从 而具有优越的深冲性能。其实,IF钢早在1949年已 研制成功,由于受到冶炼等技术的限制,直至20世 纪80年代,冶炼技术进一步发展,采用底吹转炉和 改进的RH(Ruhrstahl & Heraeus)真空处理后经济地
图4 高强度钢板成形极限曲线 因为超高强度钢(590 MPa级以上)的强度很 高,导致出现冲压成形后回弹较大、零件精度较低的 问题。对此,日本等国家已经开发了新的工艺。例 如,在高强度钢弯曲成形时采用反回弹技术,即在设 计、制造冲模时考虑材料的回弹量,使冲制的零件经 回弹后达到所需尺寸。最近,针对超高强度钢的复杂 成形提出了温间冲制工艺,即含碳量约0.25%的超高
TRIP钢在加工时由于变态诱发塑性的效果可
生产出C≤0.002%的现代IF钢。图3显示了IF钢研制 的变迁。目前,伸长率和塑性应变比(r : Plastic strain ratio)可达45%和2.0以上的IF钢已成为继沸腾钢、铝 镇静钢之后第三代冲压用钢,它的生产已成为一个国 家汽车用钢板生产水平的标志。
图1 各种高强度钢的强度和伸长率 对于用来制造汽车部件的钢板,既要确保其冲 压成形性,又需对其碳当量加以控制以不妨害其焊接 性。在这种情况下,要获得高强度钢,通常钢的组 织需保证有马氏体相。但单纯马氏体相钢,如图1所 示的回火马氏体(Tempered martensite)钢虽具有 980~1 480 MPa超高强度,因其延展性很低而难以保 证加工性,在汽车车身中的应用则受到限制,仅用于 2010年第2期
52 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
度、安全性,又可以减轻汽车自身质量,节约能耗、
降低排放并改善环境。目前,为了充分发挥材料的性
能,根据零部件使用性能的要求,已研制出多种汽车
车身用高强度钢,并由此推动新技术、新材料、新工
艺和新产品的研发。
AT &M
2010年第2期
2010年第2期
图5 高强度钢的电阻点焊性(板厚1 mm)
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生产
PRODUCTION
装备
EQUIPMENT
非标齿条刀具的设计及应用
对传统的齿轮加工刀具进行深入分析后得出,可以用不同齿形角的滚刀加工出达到设计要求的 各种齿轮,但要找出刀具切削刃上的不合适点而对滚刀进行简单修正。
50 汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M
图3 IF钢研制的变迁
凹陷性能,在IF钢的基础上又研发出具有极优异的深 冲性能的烘烤硬化钢(Bake Hardening Steel,以下 称BH钢)。这种钢本身强度并不高,甚至略低于IF 钢,通过加工过程中的加工硬化和烤漆过程中的时 效现象来获得最终零件的强度。其主要机理就是这 种钢中Nb和Ti含量比IF钢低,这使得BH钢中含有一 定数量的间隙原子。由于BH钢主要应用在汽车外壳 上,在烤漆过程中,间隙原子会在烤漆温度下进行时 效反应,使得钢在最后的过程中有一个固溶强化的过 程,而最终提高零件的强度。用BH钢冲压成的零件 经油漆烘干后其强度提高显著,可达BH钢本身强度的 120%左右,它代表了当今冲压用钢板发展的最高水 平,是今后冲压用钢的发展方向。
为了弥补IF钢强度的不足,提高车身外表零件抗
图2 590 MPa级以上钢板应用部位 得到高延展性,但却和DP钢板同样具有伸长翻边 性差的缺点。随着其用途的扩大亦要求加工性进 一步提高。于是在TRIP钢基础上,又开发出延展 性和伸长翻边性两者同时提高的980 MPa级贝氏铁 素体(BF: Banitic Ferrite)基相变诱发塑性变形钢 (Transformation Induced Plasticity Aided Banitic Ferrite Steel,以下称TBF钢)。TBF钢是以微细板条 状BF为母相,微细残留奥氏体散布在板条BF间。这 种钢板因其综合性能良好被认为是继DP钢、TRIP钢 之后又一种汽车车身结构主要用钢,具有极大的应用 前景。
(1)高强度钢板的冲压成形性 成形极限被认为是材料的成形性能指标。图4 显示了普通低碳钢、780 MPa级DP钢、980 MPa级 TRIP钢的成形极限曲线。由图4可见,与普通低碳钢 相比,两种高强度钢的成形极限相对较低,可其绝对 值仍然较高。由于在实际运用中,大部分成形复杂的 拉伸件、胀形件一般采用IF钢或BH钢。所以,这样 的成形极限足可保证其具有良好的成形性。
众所周知,汽车车身零件绝大部分是冲压成形 件。因此,为保证较复杂零件的冲制,需进一步提高 汽车车身用高强度钢的延展性。在这种情况下,成功 开发了相变诱发塑性变形钢(Transformation Induced Plasticity Steel,以下称TRIP钢)。TRIP钢室温组织 主要由铁素体、贝氏体及残余奥氏体三相构成。与 DP钢相似,作为基体的铁素体主要对塑性做贡献,作 为主要第二相的贝氏体则主要提高材料的强度。但 与DP钢不同的是,TRIP钢的组织中还存在一定含量 (5%~15%)的残余奥氏体。TRIP钢也就是通过相变诱 发塑性效应使钢板中这些残余奥氏体在塑性变形作用 下诱发马氏体的生核及形成,并产生局部硬化,继而变
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A P P L I C AT I O N
汽车车身用高强度钢及其加工性能的探讨
介绍高强度钢在汽车车身中的运用及发展状况,并就其冲压成形性、焊接性等加工性能进行探 讨和分析。
一拖(洛阳)福莱格车身有限公司 李建军 河南科技大学 邱然锋
1 高强度钢板的应用现状和发展动向
强度钢板冲压成形时,进行900 ℃加热,等材料完全 奥氏体化后再冲压成形,然后在冲模中冷却、淬火使 其产生马氏体。利用温间冲制工艺可获得1 500 MPa 以上强度的尺寸合格的零件。当然,随着1 000 t以上 超大型压力机的使用,超高强度钢的冲压加工将会更 加容易。