dagens AHSS til bilindustrien
avancerede højstyrkestål (AHSS) er komplekse, sofistikerede materialer med omhyggeligt udvalgte kemiske sammensætninger og flerfasede mikrostrukturer som følge af nøjagtigt kontrollerede opvarmnings-og køleprocesser. Forskellige styrke mekanismer anvendes til at opnå en række styrke, duktilitet, sejhed og træthed egenskaber. Disse stål er ikke de milde stål i går; snarere er de unikt lette og konstrueret til at imødekomme udfordringerne i nutidens køretøjer til strenge sikkerhedsbestemmelser, emissionsreduktion, solid ydeevne til overkommelige omkostninger.
AHSS-familien inkluderer Dobbeltfase (DP), kompleks fase (CP), ferritisk-Bainitisk (FB), martensitisk (MS eller MART), Transformationsinduceret plasticitet (TRIP), Varmformet (HF) og Venskabsbaseret plasticitet (VIP). Disse 1.og 2. generations AHSS-kvaliteter er unikt kvalificerede til at imødekomme de funktionelle ydelseskrav fra visse dele. For eksempel er DP-og TRIPSTÅL fremragende i bilens kollisionsområder for deres høje energiabsorption. For konstruktionselementer i kabinen resulterer ekstremt højstyrkestål, såsom martensitisk og borbaseret Pressehærdet stål (PHS), i forbedret sikkerhedsydelse. For nylig har der været øget finansiering og forskning til udvikling af “3.Generation” af AHSS. Dette er stål med forbedrede styrke-duktilitetskombinationer sammenlignet med de nuværende kvaliteter med potentiale for mere effektive sammenføjningsfunktioner til lavere omkostninger. Disse kvaliteter afspejler unikke legeringer og mikrostrukturer for at opnå de ønskede egenskaber. Den brede vifte af egenskaber illustreres bedst af det berømte globale Formabilitetsdiagram, fanget i figur 2-1 følgende.
stål med flydestyrkeniveauer på over 550 MPa kaldes generelt AHSS. Disse stål kaldes også undertiden” ultrahøjstyrkestål ” til trækstyrker på over 780 MPa. AHSS med en trækstyrke på mindst 1000 MPa kaldes ofte “GigaPascal steel” (1000 MPa = 1gpa). Bemærk en anden kategori af stål, repræsenteret i figur 2-1 følgende som Austenitisk rustfrit stål. Disse materialer har fremragende styrke kombineret med fremragende duktilitet og opfylder således mange køretøjs funktionelle krav.
tredje Generation AHSS (3.Gen) søger at tilbyde sammenlignelige eller forbedrede kapaciteter til en betydeligt lavere pris. Men fordi de er så nye, er der endnu ingen klar definition af, hvad de omfatter. De primære mål i udviklingen af 3. Gen stål er:
- brug stål med lavere legeringsindhold for at reducere omkostningerne.
- mål minimum styrke og duktilitet niveauer til 1200 MPa og 30% forlængelse.
lige nu er der ingen ren formel, da der er flere forskellige forarbejdningsruter til rådighed for stålproducenterne for at opnå 3.Gen kvaliteter og egenskaber. Samt, Nano stål bliver kategoriseret som 3rd Gen. men det er under diskussion i branchen, som du kan forestille dig. Mål blev etableret i Institut for Computational and Mathematical Engineering (ICME) projekt. En præsentation givet på Steel Market Development Institute ‘ s 2017 Great Designs in Steel opsummerer dette projekt. Vores kolleger på Steel Market Development Institute og Auto/Steel Partnership arbejder også på at udvikle fælles nomenklatur for stål. De fleste følger Vda-specifikationsnomenklaturen. General Motors Company har også udviklet en specifikation for AHSS (inklusive 3.Gen AHSS), der er under gennemgang. Så hold øje med denne udvikling, da vi planlægger at tackle dette i den næste version af AHSS-retningslinjer, der udkommer i 2020.
Ståldefinitioner
Bilstål kan klassificeres på flere forskellige måder. Den ene er en metallurgisk betegnelse, der giver nogle procesoplysninger. Almindelige betegnelser inkluderer stål med lav styrke (interstitielt frit og mildt stål); konventionel HSS (kulstofmangan, bagehærdeligt og højstyrke,lavlegeret stål); og det nye AHSS (dobbeltfase, transformationsinduceret plasticitet, venskabsinduceret plasticitet, ferritisk-bainitisk, kompleks fase og martensitisk stål). Yderligere stål med højere styrke til bilmarkedet inkluderer varmformet, efterdannende varmebehandlet stål og stål designet til unikke applikationer, der inkluderer forbedret kantstrækning og strækbøjning.
en anden klassificeringsmetode, der er vigtig for deldesignere, er stålets styrke. Derfor vil dette dokument bruge de generelle udtryk HSS og AHSS til at betegne alle stål med højere styrke. Dette klassificeringssystem har et problem med den løbende udvikling af de mange nye kvaliteter for hver type stål. Derfor kan et DP-eller TRIPSTÅL have styrkekvaliteter, der omfatter to eller flere styrkeområder.
en tredje klassificeringsmetode præsenterer forskellige mekaniske egenskaber eller formningsparametre for forskellige stål, såsom total forlængelse, arbejdshærdningseksponent (n-værdi) eller huludvidelsesforhold (liter). Som et eksempel sammenligner figur 2-1 samlede forlængelser – en stålegenskab relateret til formbarhed – med trækstyrken for de nuværende ståltyper. Disse egenskaber er vigtige for press shop operationer og virtuelle danner analyser.
Stålstyrkeduktilitetsdiagram for nutidens AHSS-kvaliteter (inkluderer en sammenligning af traditionelle lavstyrke-og højstyrkestål)
den væsentligste forskel mellem konventionelle HSS og AHSS er deres mikrostruktur. Konventionelle HS ‘ er er enfasede ferritiske stål med potentiale for noget pearlit i C-Mn stål.. AHSS er primært stål med en mikrostruktur indeholdende en anden fase end ferrit, pearlit eller cementit – for eksempel martensit, bainit, austenit og/eller tilbageholdt austenit i mængder, der er tilstrækkelige til at producere unikke mekaniske egenskaber. Nogle typer AHSS har en højere belastningshærdningskapacitet, hvilket resulterer i en styrke-duktilitetsbalance, der er bedre end konventionelle stål. Andre typer har ultrahøj udbytte og trækstyrke og viser en bagehærdende opførsel.
da den terminologi, der bruges til at klassificere stålprodukter, varierer betydeligt over hele verden, bruger dette dokument Verdensautosteel-format til at definere stål. Hver stålkvalitet identificeres ved metallurgisk type, minimum udbyttestyrke (i MPa) og minimum trækstyrke (i MPa). Som et eksempel betyder DP 500/800 dobbeltfaset stål med 500 MPa minimum flydestyrke og 800 MPa minimum trækstyrke. ULSAB-AVC-programmet brugte først dette klassificeringssystem.
metallurgi af AHSS
producenter og brugere af stålprodukter forstår generelt den grundlæggende metallurgi af konventionelle lav – og højstyrkestål. Afsnit 2.B. giver en kort beskrivelse af disse almindelige ståltyper. Da metallurgi og forarbejdning af AHSS-kvaliteter er noget nye sammenlignet med konventionelle stål, beskrives de her for at give en grundlæggende forståelse af, hvordan deres bemærkelsesværdige mekaniske egenskaber udvikler sig fra deres unikke forarbejdning og struktur. Alle AHSS produceres ved at kontrollere Kemi og kølehastighed fra austenit-eller austenit plus-ferritfasen, enten på udløbstabellen på varmemøllen (til varmvalsede produkter) eller i kølesektionen i den kontinuerlige udglødningsovn (kontinuerligt udglødet eller varmdypede produkter). Forskning har givet kemiske og forarbejdningskombinationer, der har skabt mange yderligere kvaliteter og forbedrede egenskaber inden for hver type AHSS.
For mere information om denne unikke familie af avancerede stål, Hent Advanced High-Strength Steels Application Guidelines her, gratis.