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汽車用高強鋼板的研究發(fā)展

20世紀90年代初,歐洲試生產(chǎn)了全鋁汽車。由于可以減輕車重,降低油耗,鋁材有躋身汽車行業(yè)取代鋼材的可能。1994年,國際鋼鐵學會(簡稱“IISI”,International Iron&steel Institute)組織主要由北美和西歐35家鋼廠和汽車廠組成的聯(lián)合攻關(guān)課題,開展了超輕鋼車身項目ULSAB(ultra Light Steel Auto Body)的研究。其主要成果如下:車身結(jié)構(gòu)的抗扭和抗彎強度分別提高80%和52%,車重減少25%,車身結(jié)構(gòu)造價降低15%。1998年,在完成ULSAB項目后,又實施一項被稱為先進概念車超輕鋼車身計劃ULSAB—AVC(Advance Vehicle Concept)。上述項目的研究結(jié)果表明,為了延續(xù)鋼材對其它競爭材料的優(yōu)勢地位,必需大量使用高強鋼,在代表汽車用鋼未來發(fā)展方向的新車型C級車和PNGV級車中,相變強化的雙相鋼(DP鋼)占整個結(jié)構(gòu)用鋼的74%左右,600MPa以上的超高強鋼占75%以上。
  在完成ULSAB相關(guān)項目(包括ULSAS和ULSAC)后,阿賽洛(Arcelor)公司和蒂森(Thyssen)公司分別設(shè)計制造了大量采用高強鋼的概念車車身,使車身減重分別達到20%和24%。分析其用鋼情況,發(fā)現(xiàn)未來車身用軟鋼大幅度下降,而高強鋼,特別是強度等級大于80kg級的超高強鋼顯著增加。
  縱觀汽車廠在高強鋼使用方面的發(fā)展,尤其是寶馬(BMW)汽車公司,近幾年的發(fā)展速度在歐美地區(qū)是較快的,寶馬3系列在不同年代上市的車身用材料的平均最低屈服強度從1997年版的178MPa猛增到2004年版的294MPa,增長了65%,屈服強度在400MPa以上的高強鋼的使用比例也大幅度增加,而深沖軟鋼用量卻大幅減少。
  日本在高強度汽車板生產(chǎn)和使用方面原本就有較明顯的優(yōu)勢。為保持這種優(yōu)勢,日本于1997年啟動了“超級鋼鐵材料”的國家研究計劃,為期10年,其主要目的是實現(xiàn)鋼鐵材料的“強度翻番,壽命翻番”。同年,日本通產(chǎn)省基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)局又安排由日本5大鋼鐵公司為骨干的“超級金屬”研發(fā)項目,其目標是通過新工藝細化鋼的金相組織來提高鋼的強韌性能,并計劃在5年內(nèi)形成“材料微觀領(lǐng)域顯微組織的控制制造技術(shù)”。
  在日本超級鋼項目的影響下,韓國在1998年啟動了“21世紀高性能結(jié)構(gòu)鋼”的國家項目,為期10年,這是以POSCO鋼鐵公司為主體的國家項目。歐盟則在2001年啟動“超細晶鋼”項目,由意大利、英國、德國和比利時等國的研究機構(gòu)參加,歐洲一些公司從工業(yè)界加以推進。
  中國于1997年啟動了“新一代微合金高強高韌鋼的基礎(chǔ)研究”國家攀登項目(1997~2000年)。1998年,啟動“973”重大基礎(chǔ)研究項目“新一代鋼鐵材料的重大基礎(chǔ)研究”。寶鋼作為國內(nèi)汽車板生產(chǎn)企業(yè)的排頭兵也參加了國際ULSAB計劃,并在高強汽車板研究開發(fā)和生產(chǎn)方面有了較大的投入,做了大量工作,取得了一些成果,走在全國同行業(yè)前列。
  眾所周知,鋼的強度和塑性一般是矛盾的,鋼強度的提高必然導致塑性下降。對于傳統(tǒng)的高強鋼,如碳錳鋼(CMn)、高強低合金鋼(HSLA)、各向同性鋼(IS)、烘烤硬化鋼(BH)、高強IF鋼(HSSIF)等,其強度等級很難突破600MPa。即使通過添加大量合金元素來提高其強度,用戶在使用過程中也會出現(xiàn)焊接性能不良等問題,從而影響其使用?,F(xiàn)代超高強鋼的發(fā)展趨勢是通過適當?shù)臒崽幚砉に嚳刂其摰娘@微組織,以得到高強度、高塑性的所謂先進高強鋼(AHSS)。例如,低屈強比的在鐵素體基體中分布有5%~30%馬氏體的雙相鋼(DP鋼),在鐵素體和貝氏體基體中含5%~15%殘余奧氏體的相變誘導塑性鋼(TRIP鋼),含鐵素體、貝氏體、馬氏體及彌散第二相粒子的復相鋼(CP鋼)以及主要含馬氏體強化相的馬氏體鋼(M鋼)。在新鋼種方面,已開發(fā)出常用于熱沖壓成形的具有良好淬透性的含硼高強鋼(B Steel)及其它合金含量較高的不銹鋼和鐵錳系孿晶誘導塑性鋼(TWIP)等。
  鋼板厚度變薄后,耐腐蝕性變得非常重要。因此,鍍鋅高強鋼,特別是熱鍍鋅高強鋼有了較快的發(fā)展。

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