nykypäivän Ahss for Automotive
Advanced High-Strength steel (AHSS) ovat monimutkaisia, pitkälle kehitettyjä materiaaleja, joiden kemialliset koostumukset ja monivaiheiset mikrorakenteet ovat tarkasti valvotuista lämmitys-ja jäähdytysprosesseista johtuvia. Erilaisia vahvistusmekanismeja käytetään erilaisten lujuus -, sitkeys -, sitkeys-ja väsymisominaisuuksien saavuttamiseksi. Nämä teräkset eivät ole eilispäivän mietoja teräksiä, vaan ne ovat ainutlaatuisen kevyitä ja suunniteltu vastaamaan nykypäivän ajoneuvojen haasteisiin tiukkojen turvallisuusmääräysten, päästöjen vähentämisen, vakaan suorituskyvyn ja kohtuullisin kustannuksin.
AHSS-perheeseen kuuluvat Kaksoisvaihe (DP), Kompleksifaasi (CP), Ferriittisbainiittinen (FB), martensiittinen (MS tai MART), transformaation aiheuttama plastisuus (TRIP), Kuumamuovattu (Hf) ja Twinningin aiheuttama plastisuus (TWIP). Nämä 1. ja 2. sukupolven AHSS-laadut ovat ainutlaatuisen päteviä täyttämään tiettyjen osien toiminnalliset suorituskykyvaatimukset. Esimerkiksi DP-ja TRIP-teräkset ovat erinomaisia auton törmäysalueilla suuren energian absorptionsa vuoksi. Matkustamon rakenneosissa erittäin lujat teräkset, kuten martensiittiset ja booripohjaiset Puristuskarkaistut teräkset (PHS), parantavat turvallisuustasoa. Viime aikoina on lisätty rahoitusta ja tutkimusta AHSS: n ”3.sukupolven” kehittämiseen. Nämä ovat teräksiä, joiden lujuus-sitkeys-yhdistelmät ovat nykyisiin laatuihin verrattuna paremmat ja joiden liitoskyky voi olla tehokkaampi alhaisemmilla kustannuksilla. Nämä laadut heijastavat ainutlaatuisia seoksia ja mikrorakenteita haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi. Laaja valikoima ominaisuuksia parhaiten kuvaa kuuluisa Global Formability Diagram, kaapattu Kuvassa 2-1 seuraava.
teräksistä, joiden myötölujuus ylittää 550 MPa, käytetään yleensä nimitystä AHSS. Näitä teräksiä kutsutaan joskus myös ”ultrahiippuviksi teräksiksi”, kun vetolujuus ylittää 780 MPa. AHSS: ää, jonka vetolujuus on vähintään 1000 MPa, kutsutaan usein ”GigaPascal-teräkseksi” (1000 MPa = 1gpa). Huomaa toinen teräsluokka, joka esitetään kuvassa 2-1 seuraavassa Austeniittisena ruostumattomana teräksenä. Näillä materiaaleilla on erinomainen lujuus yhdistettynä erinomaiseen sitkeyteen ja ne täyttävät siten monet ajoneuvon toiminnalliset vaatimukset.
kolmannen sukupolven AHSS (3.Gen) pyrkii tarjoamaan vertailukelpoisia tai parempia ominaisuuksia huomattavasti halvemmalla. Koska ne ovat niin uusia, ei ole kuitenkaan vielä selvää määritelmää siitä, mitä ne sisältävät. Ensisijaiset tavoitteet 3. sukupolven terästen kehittämisessä ovat:
- käytä teräksiä, joiden seospitoisuus on pienempi, kustannusten alentamiseen.
- tavoitteena vähimmäislujuus ja sitkeys 1200 MPa: n ja 30%: n venymän tasolle.
tällä hetkellä ei ole olemassa puhdasta kaavaa, koska teräksentuottajilla on useita eri jalostusreittejä 3.Gen-laatujen ja ominaisuuksien saavuttamiseksi. Nano-teräkset luokitellaan myös 3. Geniin, mutta siitä keskustellaan teollisuudessa, kuten voitte kuvitella. Tavoitteet luotiin Institute for Computational and Mathematical Engineering (ICME) – hankkeessa. Steel Market Development Instituten vuoden 2017 Great Designs in Steel-messuilla pidetyssä esityksessä tiivistetään tämä hanke. Kollegamme Steel Market Development Institutessa ja Auto / Steel Partnershipissa työskentelevät myös yhteisen nimikkeistön kehittämiseksi teräksille. Useimmat noudattavat VDA-spesifikaationimikkeistöä. Myös General Motors Company on kehittänyt ahss: lle (mukaan lukien 3rd Gen AHSS) spesifikaation, jota tarkastellaan parhaillaan. Pysykää siis ajan tasalla tästä kehityksestä, sillä aiomme käsitellä tätä AHSS: n ohjeistuksen seuraavassa versiossa, joka julkaistaan vuonna 2020.
teräksen määritelmät
autoteollisuuden teräkset voidaan luokitella useilla eri tavoilla. Yksi on metallurginen nimitys, joka antaa joitakin prosessitietoja. Yleisiä nimityksiä ovat alhaisen lujuuden teräkset (interstitiaalivapaat ja miedot teräkset); perinteiset HSS (hiili-mangaani, paista karkeneva ja lujat,niukkaseosteiset teräkset); ja uusi AHSS (kaksivaiheinen, transformaatio-indusoitu plastisuus, twinning-indusoitu plastisuus, ferriittis-bainiittinen, kompleksifaasi ja martensiittiset teräkset). Muita suurempia lujuusteräksiä automarkkinoille ovat kuumamuovatut, jälkikäsitellyt lämpökäsitellyt teräkset ja teräkset, jotka on suunniteltu ainutlaatuisiin sovelluksiin, joihin kuuluu parannettu reunojen venytys ja venytyksen taivutus.
toinen osasuunnittelijoille tärkeä luokittelumenetelmä on teräksen lujuus. Siksi tässä asiakirjassa käytetään yleisiä termejä HSS ja AHSS kuvaamaan kaikkia korkeamman lujuuden teräksiä. Tämän luokittelujärjestelmän ongelmana on monien uusien terästyyppien jatkuva kehittäminen. Siksi DP – tai TRIP-teräksellä voi olla lujuuslaatuja, jotka kattavat kaksi tai useampia lujuusalueita.
kolmannessa luokittelumenetelmässä esitetään erilaisia mekaanisia ominaisuuksia tai eri terästen muodostavia parametreja, kuten kokonaisvenymä, työkarkaisun eksponentti (n-arvo) tai reiän laajenemissuhde (λ). Esimerkiksi kuvassa 2-1 verrataan kokonaisvenymiä-muovattavuuteen liittyvää teräksen ominaisuutta-nykyisten terästyyppien vetolujuuteen. Nämä ominaisuudet ovat tärkeitä lehtikaupan toiminnalle ja virtuaalisille muodostusanalyyseille.
Teräslujuuden Sitkeyskaavion nykypäivän AHSS-laaduille (sisältää perinteisen heikkolujuus-ja suurlujuusterästen vertailun)
tärkein ero perinteisen HSS: n ja AHSS: n välillä on niiden mikrorakenne. Perinteiset HSS – teräkset ovat yksivaiheisia ferriittisiä teräksiä, joissa voi olla C-Mn-teräksissä jonkin verran pearliittia.. AHSS – teräkset ovat ensisijaisesti teräksiä, joiden mikrorakenne sisältää muun faasin kuin ferriitin, pearliitin tai sementiitin – esimerkiksi martensiitin, bainiitin, austeniitin ja/tai austeniitin määrät riittävät tuottamaan ainutlaatuisia mekaanisia ominaisuuksia. Joillakin ahss-tyypeillä on suurempi rasituskovettumiskyky, mikä johtaa lujuus-sitkeystasapainoon, joka on parempi kuin tavanomaisilla teräksillä. Muut tyypit ovat erittäin korkea saanto ja vetolujuus ja osoittavat paista kovettuminen käyttäytymistä.
koska terästuotteiden luokittelussa käytetty terminologia vaihtelee huomattavasti eri puolilla maailmaa, tässä asiakirjassa käytetään WorldAutoSteel-muotoa terästen määrittelyssä. Jokainen teräslaji yksilöidään metallurgisen tyypin, vähimmäislujuuden (MPa) ja vähimmäisvetolujuuden (MPa) mukaan. Esimerkiksi dp 500/800 tarkoittaa kaksivaiheista terästä, jonka myötölujuus on vähintään 500 MPa ja murtovetolujuus vähintään 800 MPa. ULSAB-AVC-ohjelma käytti tätä luokittelujärjestelmää ensimmäisen kerran.
AHSS: n Metallurgia
terästuotteiden valmistajat ja käyttäjät ymmärtävät yleensä tavanomaisten matala – ja suurlujuusterästen metallurgian perusluonteen. Osa 2.B. antaa lyhyen kuvauksen näistä tavallisista terästyypeistä. Koska AHSS-laatujen Metallurgia ja jalostus ovat hieman uusia verrattuna tavanomaisiin teräksiin, ne kuvataan tässä, jotta saadaan perustietoa siitä, miten niiden merkittävät mekaaniset ominaisuudet kehittyvät niiden ainutlaatuisesta prosessoinnista ja rakenteesta. Kaikki AHSS tuotetaan säätämällä kemiaa ja jäähdytysnopeutta austeniitti-tai austeniitti-ja ferriittifaasista joko kuuman myllyn valumapöydällä (kuumavalssattujen tuotteiden osalta) tai jatkuvan hehkutusuunin jäähdytysosassa (jatkuvasti hehkutetut tai kuumapinnoitetut tuotteet). Tutkimus on tarjonnut kemiallisia ja käsittely yhdistelmiä, jotka ovat luoneet monia muita laatuja ja parempia ominaisuuksia kunkin ahss-tyypin sisällä.
lisätietoja tästä ainutlaatuisesta kehittyneiden terästen perheestä on ladattavissa ilmaiseksi Advanced High-Strength Steels-sovellusohjeet täältä.