dzisiejsze AHSS dla motoryzacji
zaawansowane stale o wysokiej wytrzymałości (AHSS) są złożonymi, wyrafinowanymi materiałami, ze starannie dobranymi składami chemicznymi i wielofazowymi mikrostrukturami wynikającymi z precyzyjnie kontrolowanych procesów ogrzewania i chłodzenia. Różne mechanizmy wzmacniające są stosowane w celu osiągnięcia zakresu wytrzymałości, ciągliwości, wytrzymałości i właściwości zmęczeniowych. Te stale nie są łagodnymi stalami z wczoraj; są raczej wyjątkowo lekkie i zaprojektowane, aby sprostać wyzwaniom dzisiejszych pojazdów w zakresie rygorystycznych przepisów bezpieczeństwa, redukcji emisji spalin, solidnych osiągów przy przystępnych kosztach.
rodzina AHSS obejmuje dwufazową (DP), fazę złożoną (CP), ferrytyczno-Bainityczną (FB), Martenzytyczną (MS lub MART), plastyczność indukowaną transformacją (TRIP), formowaną na gorąco (HF) i plastyczność indukowaną bliźniaczo (TWIP). Te klasy AHSS pierwszej i drugiej generacji są wyjątkowo kwalifikowane do spełnienia wymagań funkcjonalnych określonych części. Na przykład stal DP i TRIP doskonale sprawdzają się w strefach zderzeniowych samochodu ze względu na wysoką absorpcję energii. W przypadku elementów konstrukcyjnych przedziału pasażerskiego stale o bardzo wysokiej wytrzymałości, takie jak stale hartowane w prasach martenzytycznych i na bazie boru (PHS), zwiększają bezpieczeństwo. Ostatnio zwiększono finansowanie i badania na rzecz rozwoju” trzeciej generacji ” AHSS. Są to stale o ulepszonych kombinacjach wytrzymałości i ciągliwości w porównaniu z obecnymi gatunkami, z potencjałem bardziej wydajnych możliwości łączenia przy niższych kosztach. Gatunki te odzwierciedlają unikalne stopy i mikrostruktury, aby uzyskać pożądane właściwości. Szeroki zakres właściwości najlepiej ilustruje słynny Globalny Diagram odkształcalności, uchwycony na rysunku 2-1 poniżej.
stale o poziomach granicy plastyczności powyżej 550 MPa są ogólnie określane jako AHSS. Stale te są czasami nazywane „stalami o ultrawysokiej wytrzymałości” dla wytrzymałości na rozciąganie przekraczającej 780 MPa. AHSS o wytrzymałości na rozciąganie co najmniej 1000 MPa jest często nazywany „GigaPascal steel” (1000 MPa = 1gpa). Należy zwrócić uwagę na inną kategorię stali, przedstawioną na rysunku 2-1, jako austenityczna stal nierdzewna. Materiały te mają doskonałą wytrzymałość w połączeniu z doskonałą ciągliwością, a tym samym spełniają wiele wymagań funkcjonalnych pojazdu.
AHSS trzeciej generacji (3rd Gen) ma na celu oferowanie porównywalnych lub ulepszonych możliwości przy znacznie niższych kosztach. Ponieważ jednak są one tak nowe, nie ma jeszcze jasnej definicji ich składu. Głównymi celami w rozwoju stali 3. generacji są:
- używaj stali o niższej zawartości stopów, aby obniżyć koszty.
- docelowe minimalne poziomy wytrzymałości i ciągliwości do 1200 MPa i 30% wydłużenia.
obecnie nie ma czystej formuły, ponieważ istnieje kilka różnych sposobów przetwarzania dostępnych dla producentów stali w celu uzyskania klas i właściwości 3.generacji. Jak również, stale Nano są klasyfikowane jako 3rd Gen. ale jest to przedmiotem dyskusji w branży, jak można sobie wyobrazić. Cele zostały ustalone w ramach projektu Institute for Computational and Mathematical Engineering (ICME). Prezentacja przeprowadzona na targach Steel Market Development Institute 2017 Great Designs in Steel podsumowuje ten projekt. Nasi koledzy z Instytutu Rozwoju Rynku stali oraz Auto / Steel Partnership również pracują nad opracowaniem wspólnej nomenklatury dla stali. Większość podąża za nomenklaturą specyfikacji VDA. Ponadto firma General Motors Company opracowała specyfikację AHSS (w tym AHSS 3.generacji), która jest poddawana przeglądowi. Bądźcie więc na bieżąco z tym rozwojem, ponieważ planujemy zająć się tym w następnej wersji wytycznych AHSS, która ma się ukazać w 2020 roku.
definicje stali
stale Samochodowe można klasyfikować na kilka różnych sposobów. Jednym z nich jest oznaczenie metalurgiczne dostarczające pewnych informacji o procesie. Powszechne oznaczenia obejmują stale o niskiej wytrzymałości (stale śródmiąższowe i łagodne); konwencjonalne HSS (węgiel-mangan, utwardzalne w piecu i o wysokiej wytrzymałości,stale niskostopowe); i nowe AHSS (dwufazowa, plastyczność indukowana transformacją, plastyczność indukowana bliźniaczym, ferrytyczno-bainityczna, Faza złożona i martenzytyczna). Dodatkowe stale o wyższej wytrzymałości dla rynku motoryzacyjnego obejmują stale formowane na gorąco, obrabiane cieplnie po formowaniu oraz stale zaprojektowane do unikalnych zastosowań, które obejmują ulepszone rozciąganie krawędzi i gięcie naciągu.
drugą metodą klasyfikacji ważną dla projektantów części jest wytrzymałość stali. W związku z tym w niniejszym dokumencie będą stosowane ogólne terminy HSS i AHSS do oznaczania wszystkich stali o wyższej wytrzymałości. Ten system klasyfikacji ma problem z ciągłym rozwojem wielu nowych gatunków dla każdego rodzaju stali. Dlatego stal DP lub TRIP może mieć stopnie wytrzymałości, które obejmują dwa lub więcej zakresów wytrzymałości.
trzecia metoda klasyfikacji prezentuje różne właściwości mechaniczne lub parametry formowania różnych stali, takie jak całkowite wydłużenie, wykładnik utwardzania roboczego (wartość n) lub współczynnik rozszerzalności otworu (λ). Jako przykład, rysunek 2-1 porównuje całkowite wydłużenia-właściwość stali związaną z plastycznością – z wytrzymałością na rozciąganie dla obecnych typów stali. Właściwości te są ważne dla operacji press shop i analiz Wirtualnego formowania.
schemat ciągliwości stali dla dzisiejszych gatunków AHSS (zawiera porównanie tradycyjnych stali o niskiej wytrzymałości i wysokiej wytrzymałości)
główną różnicą między konwencjonalnymi HSS i AHSS jest ich mikrostruktura. Konwencjonalne HSS są jednofazowymi stalami ferrytycznymi o potencjale perlitu w stalach C-Mn.. AHSS to przede wszystkim stale o mikrostrukturze zawierającej fazę inną niż ferryt, perlit lub cementyt – na przykład martenzyt, bainit, austenit i/lub zachowany austenit w ilościach wystarczających do wytworzenia unikalnych właściwości mechanicznych. Niektóre typy AHSS mają wyższą zdolność do utwardzania odkształceń, co skutkuje równowagą wytrzymałości i ciągliwości przewyższającą stal konwencjonalną. Inne typy mają bardzo wysoką wydajność i wytrzymałość na rozciąganie i wykazują zachowanie utwardzania pieca.
ponieważ terminologia używana do klasyfikacji wyrobów stalowych różni się znacznie na całym świecie, niniejszy dokument wykorzystuje format WorldAutoSteel do definiowania stali. Każdy gatunek stali jest identyfikowany przez rodzaj metalurgiczny, minimalną granicę plastyczności (w MPa) i minimalną wytrzymałość na rozciąganie (w MPa). Na przykład DP 500/800 oznacza stal dwufazową o minimalnej granicy plastyczności 500 MPa i minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 800 MPa. Program ULSAB-AVC po raz pierwszy zastosował ten system klasyfikacji.
Metalurgia AHSS
producenci i użytkownicy wyrobów stalowych ogólnie rozumieją podstawową metalurgię konwencjonalnych stali o niskiej i wysokiej wytrzymałości. Sekcja 2.B. zawiera krótki opis tych popularnych typów stali. Ponieważ Metalurgia i przetwarzanie gatunków AHSS są nieco nowatorskie w porównaniu do konwencjonalnych stali, są one opisane tutaj, aby zapewnić podstawowe zrozumienie, w jaki sposób ich niezwykłe właściwości mechaniczne ewoluują z ich unikalnego przetwarzania i struktury. Wszystkie AHSS są wytwarzane przez kontrolowanie szybkości chemicznej i chłodzenia z fazy austenitu lub austenitu plus ferrytu, albo na stole bicia gorącego młyna (dla produktów walcowanych na gorąco) lub w sekcji chłodzenia pieca do ciągłego wyżarzania (produkty wyżarzane w sposób ciągły lub powlekane na gorąco). Badania dostarczyły kombinacji chemicznych i przetwórczych, które stworzyły wiele dodatkowych klas i ulepszonych właściwości w ramach każdego typu AHSS.
aby uzyskać więcej informacji na temat tej wyjątkowej rodziny stali zaawansowanych, pobierz bezpłatnie wytyczne dotyczące aplikacji zaawansowanych stali o wysokiej wytrzymałości tutaj.