特斯拉Cybertruck皮卡车身为何选择不锈钢?

放大  缩小 日期:2020-06-23     来源:中国汽车材料网    作者:本站原创    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:传统汽车为何不大量使用不锈钢?  【汽车用钢】众所周知,不锈钢具有优异的耐腐蚀性,而汽车车身也要求具有较好的抗腐蚀性,但是目前不锈钢在传统汽车车身上的应用还较少。究其原因,主要有以下几点:    1.
传统汽车为何不大量使用不锈钢?

  【汽车用钢】众所周知,不锈钢具有优异的耐腐蚀性,而汽车车身也要求具有较好的抗腐蚀性,但是目前不锈钢在传统汽车车身上的应用还较少。究其原因,主要有以下几点:
  
  1. 目前的抗腐蚀性技术足够达到OEM要求,无需不锈钢。目前汽车制造中可以起到防锈作用的方法有很多,比如:常用的镀锌钢板、车身表面的喷涂工艺等都具有较好的防锈效果;空腔注蜡还可以实现车身内部的防锈。
  
  2. 不锈钢造车成本太高,一般是镀锌钢板的3倍,这是限制其在车身中应用的主要因素。
  
  3. 不锈钢的密度是7.64-8g/cm&sUP3;,将近是铝合金的3倍,与汽车钢板相比也没有优势。因此,不锈钢的应用不利于车身轻量化。
  
  4. 不锈钢的强度不足。304不锈钢的强度在205-400MPA,对于A柱、B柱这种安全件来说,强度无法满足。此外,由于拉伸强度的限制,不锈钢不适合冲压成型。
突破传统 特斯拉开发不锈钢皮卡
 
  据外媒报道,特斯拉Cybertruck皮卡将采用一种超硬30X冷轧不锈钢,提升强度和耐腐蚀性的同时也降低模具成本。
  
  自从福特为其F系列车身结构中采用铝合金以来,汽车制造商的车身材料战略发生了较大的改变。而特斯拉Cybertruck皮卡的车身则选择了不锈钢材料,旨在使新款电动皮卡的车身强度和耐用性超越其竞争对手。该车将于2021年下半年投入生产,并于一年后推出三电机AWD版本。
 

 
  马斯克为Cybertruck选择的3毫米厚(0.118英寸)耐腐蚀钢板被称为“超硬30X冷轧不锈钢”,是一种从300系列不锈钢发展而来的合金变体。科罗拉多矿业学院高级钢铁加工和产品研究中心的名誉教授大卫·马特洛克(David Matlock)博士说:“特斯拉这辆卡车的材料选择策略非常有趣。”马特洛克(Matlock)推测,该材料“很可能是奥氏体301合金的改良版”。当该合金系统变形或冷加工时,它将转变成包括奥氏体和马氏体的显微组织,这是强韧金属的主要成分。
  
  “变形越多,例如冷轧,得到的马氏体就越多。这有助于显着提高强度。”他解释说。目前,马氏体高强度钢(非不锈钢)越来越多地用于车身结构件中,以提高强度。但一般需要通过加热和淬火来达到其硬度,就像汽车中常用的加压淬火钢一样。相比之下,稀奥氏体不锈钢可以在室温下通过冷轧诱导的相变产生马氏体。
 

 
  但是,尽管特斯拉专有的30X合金不锈钢表皮可使Cybertruck拥有行业领先的抗凹性能,但应用时还需要考虑材料规格和车身结构设计。冷轧工艺使材料非常坚固,但牺牲了延展性和可成形性。“这意味着该金属在加工成型方面将受到限制”,Matlock说。传统车身控制强度的结构,如A柱和B柱,一般采用PHS钢,Cybertruck皮卡车身采用30X合金不锈钢也具有较高的结构强度。
  
  一般车身钢板的厚度为0.7-1mm,而特斯拉Cybertruck车身3mm厚不锈钢板材的使用让马斯克宣称“超硬30X合金不锈钢”可破坏冲压机。不管效果如何,特斯拉都提供了一种全新的车身材料解决方案。且该方案减少了材料成型工序,节省了冲压机、模具以及相关工艺的成本。
 
不锈钢在汽车上的应用
 
  不锈钢在汽车上的应用由来已久,1960年Delorean在其DMC-12跑车中使用了304合金不锈钢,重型卡车制造商Autocar在小批量生产中使用了302合金不锈钢。同一时期,福特还进行了试验了有302合金不锈钢制成的雷鸟和林肯。
 

 
  1960年,Edgcomb钢铁公司与Autocar Trucks车签约,采用Armco Steel公司的302不锈钢制造了17辆不锈钢公路牵引车。目前还有9辆幸存,上图为lowa-80 Truck Museum拥有的一辆。
 
不锈钢在汽车上的应用:
 
  (1)汽车排气系统:排气系统是汽车不锈钢应用最多的部件,多采用铁素体不锈钢材料,如409L、436L。考虑到实用性和经济性,欧美国家汽车的排气系统常选用0Cr11Ti型铁素体不锈钢,日本基本上是采用13Cr~17Cr铁素体不锈钢及其改进型。
  (2)汽车燃油箱:用不锈钢材料制造的燃油箱除了没有燃油渗漏的危险,且具有卓越的耐腐蚀性和良好的成形性能,并可以省去或简化涂装过程,而且易于回收。常用的不锈钢材料有304L、JFE-SX1等。
  (3)汽车车架:不锈钢车架可使汽车抗撞击性能好、重量轻、安全可靠性高且寿命长,还可以完全回收利用。常用的材料有409L、3Cr12、304L等都是常用的不锈钢材料钢种。
  (4)汽车不锈钢零部件:主要有不锈钢密封圈和热交换器,密封圈一般采用301不锈钢,热交换器一般使用SUS304、SUS430和SUS409L等不锈钢材料;在部分零部件上也使用Cr-Ni奥氏体不锈钢;0Cr17、0Cr18Ni9用于油冷却器板式换热器;0Cr17一般可用于头灯护圈、大型客车扶手、安全栏杆等。
  (5)汽车装饰用不锈钢:小型汽车上使用不锈钢嵌条、天线、车轮盖等,在大型客车、车辆的扶手、安全栏杆、吊手杆上也采用不锈钢。为了降低成本,后视镜主要采用SUS430J1L系不锈钢,部分高级轿车的后视镜采用SUS436J1L系不锈钢;汽车雨刷多采用SUS430、SUS304、SUS301等;头灯护圈采用SUS430等钢种。汽车上的安全装置也经常使用不锈钢材料。例如安全带紧线器采用SUS301不锈钢材料,安全气囊的传感器和增压泵主要使用SUS304和SUS304L不锈钢材料,ABS感应 环采用SUS434、SUS444等钢种。
 
 
  (6)汽车车架或汽车整体外壳:由含11%~12%Cr的不锈钢制造的汽车车架或汽车整体外壳,常用的牌号有00Cr11Ti、0Cr11Ni4Ti、00Cr12NiTi等。
 
 
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