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還有一些行業(yè)或合作伙伴,包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(CMU)的先進鋼加工及產(chǎn)品研發(fā)中心,以及美國國家科學(xué)基l金會贊助的工學(xué)合作研發(fā)中心等,也加入到了這個項目中來。對于不同厚度或不同強度的母材組成的拼焊板,沖壓過程中不可避免地存在焊縫移動。這些合作伙伴,包括鋼鐵公司如AKSteel、NucorSteel、Severstal和USSteel等以及汽車制造商如通用及豐田等,提供了超過30萬美元的成本分攤資金。
Q&P工藝路線
據(jù)洛斯阿拉莫斯國家實驗室研發(fā)工程師KesterClarke介紹,CSM/LANL小組研究的工藝稱為淬火與碳分配?!斑@就是汽車行業(yè)開發(fā)所謂的‘第三代’先進高強度鋼的其中一種方式,用于制造強度更高、更安全、更輕且經(jīng)濟實惠的汽車,”他說道。
“通過這種方式,材料工程師將開發(fā)一種‘有機的’復(fù)合材料結(jié)構(gòu),由相互混合的軟硬區(qū)域組成,可以確保材料在具有強度的同時也具有延展性,而這兩種特性很難同時實現(xiàn),”Clarke解釋道。
Q&P是一種生產(chǎn)馬氏體鋼的新工藝,這種鋼在加熱后還可以保持一定量的奧氏體。長形鋼材主要是各種類型的特殊鋼材,應(yīng)用于汽車發(fā)動機、傳動、懸掛、底盤等零部件。鋼在高溫淬火后將形成不完全馬氏體及不完全奧氏體微觀組織。接下來的碳分配步驟是耗盡部分馬氏體中的碳,然后將剩余部分轉(zhuǎn)移到奧氏體中。在后的淬火到室溫過程中,富碳奧氏體保留在鋼微觀組織中。
在使用Q&P工藝時,Clarke表示,“我們試圖將一些有用的合金元素分配到微觀組織的某些區(qū)域。汽車制造幾乎牽涉到了所有的鋼材品種,汽車用鋼發(fā)展也促進了這些鋼類在其它領(lǐng)域的應(yīng)用?;镜哪康氖且疡R氏體中的碳,也就是硬的部分,轉(zhuǎn)移(擴散)到奧氏體中,也就是柔韌的部分,然后將其穩(wěn)定下來。這樣,你就得到了亞穩(wěn)奧氏體,產(chǎn)生所謂的TRIP效果,即我們所說的相變誘發(fā)塑性?!?
在采用這種鋼材制造的汽車部件受到碰撞時,富碳的奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,后者比前者強度高,而且不易發(fā)生塑性變形,這種物理特性對確保汽車安全性來說非常重要。
合金添加劑及熱處理
汽車的、輕量化和高安全發(fā)展需要先進鋼鐵材料作為基礎(chǔ)。汽車上應(yīng)用和制造過程所涉及的鋼材品種繁多,有30個左右。它們應(yīng)用于車身、發(fā)動機、傳動、底盤和懸掛系統(tǒng)。汽車制造幾乎牽涉到了所有的鋼材品種,汽車用鋼發(fā)展也促進了這些鋼類在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。
應(yīng)用于汽車車身制造的冷軋和涂鍍薄板鋼的發(fā)展方向是:輕量化所需要的高強度、良好成形性和安全性提高所需要的高塑性、低成本所需要的低合金化和易加工化等。汽車用薄板鋼發(fā)展迅速,上世紀90年代的熱點是IF鋼和BH鋼,而今天人們更加關(guān)注的是高強度的DP鋼、TRIP鋼和熱成形馬氏體鋼,甚至開始了第三代汽車用鋼的研發(fā)工作。標(biāo)準名稱:冷成型熱軋汽車結(jié)構(gòu)鋼板化學(xué)成分(熔煉分析)%Si:≤0。隨著碰撞安全性要求的提高,熱成形馬氏體鋼發(fā)展迅速。目前國際上常用的是德國TK公司研發(fā)的22MnB5鋼,他們還在研發(fā)更高強度的熱成形鋼。我國鋼鐵和汽車企業(yè)也在研發(fā)熱成形馬氏體鋼。鋼鐵研究總院研發(fā)了抗拉強度達到1500MPa、1700MPa、1900MPa、2200MPa四個強度級別的高塑性熱成形馬氏體鋼。對于BCC組織結(jié)構(gòu)而言,鋼的強度超過1000MPa后,塑性下降幅度大。研發(fā)熱成形馬氏體鋼需要解決高強度導(dǎo)致的低塑性問題。
近年來,寶鋼、鞍鋼、唐鋼、安賽樂米塔爾(以下簡稱安米)、浦項、新日鐵住金和jfe等鋼鐵企業(yè)持續(xù)加強高強鋼生產(chǎn)線的建設(shè)。在高強鋼的布局方面,鞍鋼在重慶和廣州建設(shè)了高強鍍鋅汽車板項目。其中,安米與華菱鋼鐵合資的汽車板項目,計劃三分之二的產(chǎn)品是高強度鋼;在高強鋼的布局方面,鞍鋼在重慶和廣州建設(shè)了高強鍍鋅汽車板項目。從生產(chǎn)線分布上看,國內(nèi)新產(chǎn)線主要集中在中西部和廣州,海外多在東南亞和北美區(qū)域,這些區(qū)域正是汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的地區(qū)。
寶鋼。而且,使用這種新型的解決方案并不會增加成本,也不會影響車輛的安全性能。2013年9月,寶日汽車板提出計劃新增建設(shè)第4條熱鍍鋅生產(chǎn)線。新生產(chǎn)線位于寶鋼廠區(qū)內(nèi),與現(xiàn)有1、3號熱鍍鋅生產(chǎn)線為同類型生產(chǎn)線,新增了超高強鋼(ga980dp等)的生產(chǎn)能力。預(yù)計到2015年投產(chǎn),每年可增加42萬噸熱鍍鋅汽車鋼板(含高強鋼)的生產(chǎn)能力。
鞍鋼。2013年8月,鞍鋼重慶高強鍍鋅汽車板項目開工,該項目引進國外熱鍍鋅板生產(chǎn)技術(shù),主要生產(chǎn)高強度、汽車用板和熱成型鍍鋅產(chǎn)品。
2013年9月,tagal(鞍鋼新軋——蒂森克虜伯鍍鋅鋼板有限公司)宣布,將整合鞍鋼位于鞍山的兩條熱鍍鋅生產(chǎn)線,改造后tagal汽車熱鍍鋅鋼板年產(chǎn)能將擴增1倍至160萬噸,產(chǎn)品達到tagal的標(biāo)準。近年來,國內(nèi)各單位積極研發(fā)汽車用鋼,從過去的仿l制學(xué)習(xí),開始了自主創(chuàng)新研發(fā)先進汽車用鋼。2013年12月,已完成對鞍鋼冷軋廠原4號鍍鋅生產(chǎn)線的升級改造,配備了質(zhì)量檢查和控制設(shè)備,對清洗段主體設(shè)備等部位進行了整體更換和修復(fù),并對全線影響到鋼板表面質(zhì)量的輥系等進行了升級更換。