Actualmente, los requisitos generales de rendimiento para los materiales automotrices son alta resistencia, resistencia a la fatiga, resistencia a la fluencia, resistencia a altas temperaturas, resistencia a solventes, estabilidad dimensional, excelentes propiedades eléctricas, etc., lo que plantea requisitos más altos para los materiales automotrices nacionales. Entre los materiales de carrocería de automóviles, los materiales metálicos representan casi el 90%, de los cuales el 70% son materiales de acero, el 20% son aleaciones de aluminio, aleaciones de magnesio, etc., y los plásticos de ingeniería, la fibra de carbono y otros materiales representan aproximadamente el 10%. Teniendo en cuenta el coste, la seguridad, el peso ligero y otras características, el acero seguirá siendo el material más adecuado para las carrocerías de los automóviles durante mucho tiempo.
Según el nivel de resistencia, el acero para automóviles se puede dividir en tres categorías: acero con bajo contenido de carbono, acero ordinario de alta resistencia y acero avanzado de alta resistencia.
1. Acero dulce
El acero con bajo contenido de carbono se refiere principalmente al acero calmado con aluminio con bajo contenido de carbono o al acero libre de intersticiales (acero IF). Tiene un límite elástico bajo y un alto alargamiento después de la rotura. Tiene excelentes propiedades de procesamiento de plástico y es muy adecuado para la producción de piezas complejas y puede usarse en puertas de automóviles. Para el estampado se utilizan placas, compartimentos para neumáticos de repuesto, placas para cubiertas de ruedas y otros productos de embutición profunda y ultraprofunda. En particular, el acero libre de intersticiales se fabrica añadiendo una cantidad adecuada de titanio y/o niobio al acero con contenido ultrabajo de carbono. Los átomos intersticiales (carbono, nitrógeno) en el acero existen en forma de carburos y nitruros, lo que reduce los átomos intersticiales de la solución sólida en el acero. , dándole una mejor formabilidad.
2. Acero ordinario de alta resistencia
Los aceros de alta resistencia comunes incluyen cuatro categorías: acero de alta resistencia con fósforo añadido, acero IF de alta resistencia, acero endurecido al horno y acero de alta resistencia de baja aleación.
El acero de alta resistencia con fósforo añadido se refiere a agregar no más del 0.12 % de elementos de refuerzo de solución sólida, como fósforo, al acero con contenido de carbono ultra bajo (basado en acero sin intersticiales) o acero con bajo contenido de carbono (basado en acero calmado con aluminio con bajo contenido de carbono) para mejorar la resistencia del acero. Este acero tiene alta resistencia y buenas propiedades de conformado en frío, así como buena resistencia al impacto y a la fatiga, y se utiliza a menudo para fabricar paneles o piezas estructurales para automóviles.
El acero IF de alta resistencia mejora la relación de deformación plástica (valor r) y el índice de endurecimiento por deformación (valor n) del acero al controlar la composición química del acero. Debido al efecto fortalecedor de la solución sólida de los elementos de aleación en el acero y la ausencia de átomos intersticiales, este acero tiene alta resistencia y excelentes propiedades de conformado en frío. Suele utilizarse para fabricar piezas complejas que requieren embutición profunda.
El acero endurecido al horno retiene una cierta cantidad de átomos de carbono y nitrógeno en solución sólida en el acero, y la resistencia del acero se puede mejorar agregando elementos de refuerzo como fósforo y manganeso. Después de ser procesado, formado y horneado a una temperatura determinada, el límite elástico del acero aumenta significativamente debido al endurecimiento por envejecimiento. Generalmente se utiliza en paneles exteriores de automóviles que requieren un mayor rendimiento de endurecimiento por horneado.
El acero de baja aleación y alta resistencia se fabrica agregando elementos de microaleación simples o compuestos, como niobio, titanio y vanadio, al acero con bajo contenido de carbono para formar partículas de carbonitruro y precipitar para fortalecerlo. Al mismo tiempo, los elementos de microaleación refinan los granos para obtener una mayor resistencia, utilizada principalmente para piezas estructurales y piezas de refuerzo con altos requisitos de formación de bridas.
3. Acero avanzado de alta resistencia
El acero avanzado de alta resistencia puede minimizar el peso de un vehículo sin reducir su rendimiento de seguridad, cumpliendo así con los requisitos de ahorro de energía y reducción de emisiones de la industria automotriz.
El acero avanzado de alta resistencia incluye principalmente ocho categorías: acero de doble fase, acero de doble fase de conformabilidad mejorada, acero de plasticidad inducida por transformación de fase, acero multifásico, acero multifásico de conformabilidad mejorada, acero particionado templado, acero martensítico y acero en caliente. -acero conformado.
La estructura del acero Dual Phase (acero DP) está compuesta principalmente de ferrita y martensita. Tiene un bajo índice de rendimiento, alto rendimiento de endurecimiento por trabajo, buen alargamiento uniforme y rendimiento de endurecimiento por horneado. Al mismo nivel de límite elástico, el acero de doble fase tiene mayor resistencia que el acero de alta resistencia de baja aleación, no sufre envejecimiento a temperatura ambiente y tiene buena formabilidad. En la actualidad, el nivel de resistencia del acero de doble fase cubre 450~1310MPa y se utiliza principalmente para piezas estructurales y refuerzos.
La estructura del Acero Dual Fase con Formabilidad Mejorada (acero DH) está compuesta principalmente por ferrita, martensita y una pequeña cantidad de bainita o austenita retenida. En comparación con el acero de doble fase con la misma resistencia a la tracción, tiene un mayor índice de alargamiento y endurecimiento por trabajo. Por lo tanto, este grado de acero es adecuado para piezas con requisitos de embutición más elevados.
La estructura del acero de plasticidad inducida por transformación (acero TR) se compone principalmente de ferrita, bainita y austenita retenida, y el contenido de austenita retenida no es inferior al 5%. Durante el proceso de conformado, la austenita retenida puede transformarse en martensita, por lo que el acero tiene una alta tasa de endurecimiento por trabajo, un alargamiento uniforme y una resistencia a la tracción. En comparación con el acero de doble fase con la misma resistencia a la tracción, tiene un mayor alargamiento.
La estructura del acero de fase compleja (acero CP) es principalmente una pequeña cantidad de martensita, austenita retenida o perlita distribuida sobre una matriz de ferrita o bainita, que se refuerza mediante el fortalecimiento de grano fino o precipitación de elementos de microaleación. En comparación con el acero de doble fase con la misma resistencia a la tracción, tiene un mayor límite elástico y buenas propiedades de flexión, y se utiliza principalmente para doblar y rebordear piezas formadas.
Los aceros de fase compleja con formabilidad mejorada (acero CH) se basan en la estructura tradicional de acero de fase compleja (ferrita + martensita + bainita) e introducen la fase metaestable de austenita retenida. , martensita y bainita, lo que le confiere mayor resistencia y mayor tasa de expansión del orificio. La ferrita en el acero puede proporcionar una mejor plasticidad, confiando en la plasticidad inducida por la transformación de fase de la austenita retenida para obtener un mayor alargamiento uniforme y un alargamiento total. El compuesto de estructura multifase hace que el acero CH tenga alta resistencia y tenga un alto rendimiento de expansión del orificio y un buen rendimiento de elongación.
El acero de enfriamiento y partición (acero QP) es un acero de ultra alta resistencia con alta conformabilidad producido mediante el proceso de enfriamiento y partición. La microestructura del acero se compone de múltiples fases como martensita + ferrita + austenita retenida. Utiliza la resistencia ultraalta que aporta la martensita y la plasticidad inducida por transformación (TRIP) de la austenita retenida. ), logrando una conformabilidad superior que el acero tradicional de ultra alta resistencia, con una relación límite elástico-resistente media y altas propiedades de endurecimiento por trabajo, y es adecuado para piezas de carrocería y piezas de seguridad con formas relativamente complejas y requisitos de alta resistencia.
La estructura del acero martensítico (acero MS) es casi en su totalidad martensita. Por lo general, tiene una alta resistencia a la tracción y un alto índice de producción. Se utiliza principalmente para piezas anticolisión y piezas de seguridad con requisitos de alta resistencia. piezas.
El acero para estampado en caliente (acero HS) consiste en calentar la placa de acero por encima de la temperatura de austenitización. La placa de acero calentada se estampa en el molde, se completa el conformado y el enfriamiento al mismo tiempo, y la austenita se transforma en una estructura de martensita completa. Logre una formación por estampado precisa de piezas de alta resistencia y resuelva problemas como el fácil agrietamiento de placas de acero de ultra alta resistencia durante el estampado en frío, una recuperación elástica severa, dificultad para formar piezas complejas y pérdida severa de molde. En la actualidad, la resistencia del acero conformado en caliente cubre 1300 ~ 2000MPa y se utiliza principalmente para piezas estructurales y piezas de seguridad como pilares B y vigas anticolisión.
En resumen, entre los materiales estructurales metálicos, la resistencia y plasticidad del acero tienen un amplio rango de ajuste. Al mismo tiempo, se pueden utilizar diversos procesos como fundición, forjado y soldadura, y todavía se utiliza ampliamente en el campo de la automoción.
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