Vandaag AHSS voor Automotive
Geavanceerd hoogsterkte Staal (AHSS) zijn complexe, geavanceerde materialen, met zorgvuldig geselecteerde chemische samenstellingen en meerfasige microstructuren als gevolg van nauwkeurig regelbare verwarming en koeling van processen. Verschillende versterkende mechanismen worden gebruikt om een waaier van sterkte, rekbaarheid, taaiheid, en vermoeidheidseigenschappen te bereiken. Deze staalsoorten zijn niet de zachte staalsoorten van gisteren; eerder zijn ze uniek lichtgewicht en ontworpen om te voldoen aan de uitdagingen van de huidige voertuigen voor strenge veiligheidsvoorschriften, emissiereductie, solide prestaties, tegen betaalbare kosten.
de AHSS-familie omvat duale fase( DP), complexe fase (CP), ferritisch-Bainitisch (FB), Martensitisch (MS of MART), transformatie-geïnduceerde plasticiteit (TRIP), Hot-Formed (HF) en Twinning-geïnduceerde plasticiteit (TWIP). Deze 1e en 2e generatie AHSS kwaliteiten zijn uniek gekwalificeerd om te voldoen aan de functionele prestatie-eisen van bepaalde onderdelen. Bijvoorbeeld, DP en TRIP staal zijn uitstekend in de crashzones van de auto voor hun hoge energieabsorptie. Voor constructiedelen van de passagiersruimte resulteren extreem hoogsterkte staalsoorten, zoals martensitische en boron-gebaseerde pers Gehard Staal (PHS) in verbeterde veiligheidsprestaties. Onlangs is er meer geld en onderzoek gedaan voor de ontwikkeling van de “3e generatie” van AHSS. Dit zijn staalsoorten met verbeterde sterkte-rekbaarheid combinaties in vergelijking met de huidige kwaliteiten, met potentieel voor efficiëntere verbindingsmogelijkheden, tegen lagere kosten. Deze kwaliteiten weerspiegelen unieke legeringen en microstructuren om de gewenste eigenschappen te bereiken. De brede waaier van eigenschappen wordt het best geïllustreerd door de beroemde globale Formability Diagram, vastgelegd in Figuur 2-1 volgende.
staal met een vloeigrens van meer dan 550 MPa wordt in het algemeen AHSS genoemd. Deze stalen worden ook soms “ultrahoge sterkte staal” voor treksterkten hoger dan 780 MPa genoemd. AHSS met een treksterkte van ten minste 1000 MPa wordt vaak “GigaPascal staal” (1000 MPa = 1GPa) genoemd. Let op een andere categorie Staal, weergegeven in Figuur 2-1 volgende als austenitisch roestvrij staal. Deze materialen hebben uitstekende sterkte gecombineerd met uitstekende rekbaarheid, en voldoen dus aan veel voertuig functionele eisen.
AHSS van de derde generatie (derde generatie) probeert tegen aanzienlijk lagere kosten vergelijkbare of verbeterde capaciteiten aan te bieden. Maar omdat ze zo nieuw zijn, is er nog geen duidelijke definitie van wat ze inhouden. De voornaamste doelstellingen bij de ontwikkeling van 3e generatie staalsoorten zijn::
- gebruik staal met een lager legeringsgehalte om de kosten te verlagen.
- streefwaarden voor minimale sterkte en rekbaarheid tot 1200 MPa en 30% rek.
op dit moment bestaat er geen zuivere formule, aangezien de staalproducenten over verschillende verwerkingsroutes beschikken om kwaliteiten en eigenschappen van de derde generatie te verkrijgen. Ook, Nano staalsoorten worden gecategoriseerd als 3e gen. maar het is in discussie in de industrie, zoals u zich kunt voorstellen. Doelen werden vastgesteld in het Institute for Computational and Mathematical Engineering (ICME) project. Een presentatie gegeven op de 2017 Great Designs in Steel van het Steel Market Development Institute vat dit project samen. Onze collega ‘ s van het Steel Market Development Institute en Auto/Steel Partnership werken ook aan de ontwikkeling van een gemeenschappelijke nomenclatuur voor staal. De meeste volgen de VDA specificatie nomenclatuur. Ook General Motors Company heeft een specificatie ontwikkeld voor AHSS (inclusief 3e generatie AHSS) die momenteel wordt herzien. Dus blijf hier op de hoogte van deze ontwikkeling, want we zijn van plan om dit aan te pakken in de volgende versie van AHSS richtlijnen, die in 2020 moet verschijnen.
Staaldefinities
Automotive staalsoorten kunnen op verschillende manieren worden ingedeeld. Een daarvan is een metallurgische aanduiding die enige procesinformatie verstrekt. Gemeenschappelijke benamingen zijn onder meer laagsterkte staal (interstitiële-en zacht staal); conventionele HSS (koolstof-mangaan, bak hardenable en hoge sterkte,laaggelegeerde staal); en de nieuwe AHSS (dual phase, transformatie-geïnduceerde plasticiteit, twinning-geïnduceerde plasticiteit, ferritisch-bainitisch, complexe fase en martensitische staal). Aanvullende staalsoorten met een hogere sterkte voor de automotive-markt omvatten warmgevormde, post-forming warmtebehandelde staalsoorten en staal dat is ontworpen voor unieke toepassingen die verbeterde kantstrek en stretchbuigen omvatten.
een tweede classificatiemethode die belangrijk is voor de ontwerpers is de sterkte van het staal. Daarom zal dit document de algemene termen HSS en AHSS gebruiken om alle staalsoorten met een hogere sterkte aan te duiden. Dit classificatiesysteem heeft een probleem met de voortdurende ontwikkeling van de vele nieuwe soorten voor elk type staal. Daarom kan een DP of TRIP staal sterkte kwaliteiten die twee of meer sterkte bereiken omvatten.
een derde classificatiemethode heeft verschillende mechanische eigenschappen of vervormingsparameters van verschillende staalsoorten, zoals totale rek, werkhardende exponent (n-waarde) of gatuitbreidingsverhouding (λ). Als voorbeeld, figuur 2-1 vergelijkt de totale rek – een staaleigenschap met betrekking tot vervormbaarheid – met de treksterkte voor de huidige staalsoorten. Deze eigenschappen zijn belangrijk voor perswerkplaatsen en virtuele vormanalyses.
Staalsterkte Ductiliteitsdiagram voor AHSS-kwaliteiten van vandaag (inclusief een vergelijking van traditionele staalsoorten met lage en hoge sterkte)
het belangrijkste verschil tussen conventionele HSS en AHSS is hun microstructuur. Conventionele HSS zijn eenfasige ferritische staalsoorten met een potentieel voor wat pearlite in C-Mn-staal.. AHSS zijn voornamelijk staalsoorten met een microstructuur die een andere fase dan ferriet, pearliet of cementiet bevat – bijvoorbeeld martensiet, bainiet, austeniet en/of behouden austeniet in hoeveelheden die voldoende zijn om unieke mechanische eigenschappen te produceren. Sommige soorten AHSS hebben een hogere trekhardingscapaciteit, wat resulteert in een sterkte-ductiliteitsbalans die beter is dan conventionele staalsoorten. Andere soorten hebben ultra-hoge opbrengst en treksterkte sterke punten en vertonen een bak verharding gedrag.
aangezien de terminologie voor de indeling van staalprodukten over de hele wereld sterk verschilt, wordt in dit document gebruik gemaakt van het formaat WorldAutoSteel om de staalsoorten te definiëren. Elke staalkwaliteit wordt geïdentificeerd door metallurgische type, minimale vloeigrens (in MPa), en minimale treksterkte (in MPa). Als voorbeeld, DP 500/800 betekent dual-phase staal met 500 MPa minimale opbrengststerkte en 800 MPa minimale uiteindelijke treksterkte. Het ULSAB-AVC programma maakte voor het eerst gebruik van dit classificatiesysteem.
Metallurgie van AHSS
fabrikanten en gebruikers van staalproducten begrijpen in het algemeen de fundamentele Metallurgie van conventionele laag – en hoogsterkte staalsoorten. Afdeling 2.B. geeft een korte beschrijving van deze gemeenschappelijke staalsoorten. Aangezien de metallurgie en verwerking van AHSS-kwaliteiten enigszins nieuw zijn in vergelijking met conventionele staalsoorten, worden ze hier beschreven om een basiskennis te verschaffen van hoe hun opmerkelijke mechanische eigenschappen evolueren vanuit hun unieke verwerking en structuur. Alle AHSS wordt geproduceerd door het regelen van de chemie en koelsnelheid uit de austeniet-of austeniet plus ferriet-fase, hetzij op de uitlooptafel van de warmwalserij (voor warmgewalste producten) of in het koelgedeelte van de continu gloeioven (continu gegloeide of met hot-dip Beklede producten). Onderzoek heeft chemische en verwerkingscombinaties opgeleverd die vele extra kwaliteiten en verbeterde eigenschappen binnen elk type AHSS hebben gecreëerd.
voor meer informatie over deze unieke familie van geavanceerde staalsoorten, download hier de Advanced High-Strength Steel Application Guidelines, gratis.