马氏体先进高强度钢在汽车行业中的发展方向

放大  缩小 日期:2020-10-30     来源:SSAB    评论:0      
核心提示:【汽车材料网】汽车设计人员需要了解马氏体钢在制造、成形和应用方面的哪些发展趋势?我们对Kenneth Olsson进行了采访,他是一位在钢铁行业工作了40年的资深人士。采访的内容涵盖:纯电动汽车是开发较厚马氏体钢牌号
 【汽车材料网】汽车设计人员需要了解马氏体钢在制造、成形和应用方面的哪些发展趋势?

我们对Kenneth Olsson进行了采访,他是一位在钢铁行业工作了40年的资深人士。采访的内容涵盖:

纯电动汽车是开发较厚马氏体钢牌号(2mm-4mm)的驱动力。

全新冷冲压成形(非辊压成形)技术使设计者可采用1500MPa马氏体钢设计制造非等截面几何形状零件。

汽车制造商如何更轻松地实现马氏体钢的冷成形,从而取代一些热成型钢(PHS)和高强度双相钢(DP)应用。

目前是否有足够的需求来开发1900MPa的马氏体钢?

 

Kenneth Olsson 在 SSAB 工作了 35 年,其中 10 年从事马氏体钢和其他先进高强度钢产品开发工作。Kenneth 目前是 SSAB 的汽车业务开发专家。

 

Q:  SSAB是如何成为欧洲首家向汽车制造商提供先进高强度钢(AHSS)- 马氏体钢的公司的呢?

A:  “因为我们是欧洲首家投资连续退火生产线的钢铁制造商。我们决定采用当时处于前沿的日本退火技术。通过使用水淬火,我们的连续退火生产线具有非常高的冷却速度,适合制造马氏体钢。曾经很多年,我们是欧洲唯一能够开发和生产这些钢牌号的工厂。我们确实是马氏体钢领域的先驱。”

 

Q:  当时汽车制造商对新型马氏体钢的反响如何?

A:  “市场的接受度不是很理想,因为它太新了。当时生产马氏体钢的只有两家:SSAB和一个美国的生产商。SSAB马氏体钢的最早应用是饼干制造商等使用的高耐磨传送带。后来,它被用于安全鞋的脚趾保护。”

 

Q:   鞋头和饼干传送带?

A:  “起初马氏体钢是用于这些领域的。但后来大约30家国际钢铁生产商为了实现一个共同的目标而合作:让汽车更轻、更安全。超轻钢制汽车车身(ULSAP)项目切实推进了先进高强度钢在汽车上的应用,包括马氏体钢。我们展示了马氏体钢如何改善汽车碰撞性能、减轻重量,而且成本低。”

 

Q:   有些汽车制造商不愿意使用马氏体钢,是因为担心其可成形性吗?

A:  “是的。SSAB的首款马氏体钢牌号的抗拉强度为1400兆帕(MPa),屈服强度为1150MPa。SSAB在先进高强度钢方面的任务其实有两方面:首先,我们需要考虑如何制造这些高强度、轻量化的钢材;其次,我们需要向我们的客户(汽车主机厂商和一级供应商)传授专业知识——如何仿真先进高强度钢的设计,然后如何进行先进高强度钢的成形和连接。”

 

Q:   汽车制造商在连接马氏体钢的顾虑有哪些?

A:  “实际上,Docol®马氏体钢的化学成分非常纯净,但其中仍有一些合金和碳元素,所以需要相应地设置焊接参数。同时还需要了解在使用马氏体钢时如何实现可延焊点。Docol 马氏体钢在一定程度上与热成型钢(PHS)相竞争,后者也具有超高强度(UHSS)等级。但PHS钢的合金和碳含量较高,所以与焊接热成型钢比,Docol马氏体钢更简单。”

 

Q:   SSAB有意将重心放在冷成型马氏体钢上,对吗?

A:  “是的,不过SSAB也提供热成型钢。一些汽车主机厂商对热冲压成形比较熟悉,所以我们很乐意满足他们的需求。但是热成型钢需要在冲压生产线或者冲压之前在加热炉里加热到900℃。然后再进行热冲压,随后需要在模具中对零件进行淬火。所以与冷成型马氏体钢相比,热成型钢要达到类似的高强度性能,肯定需要经历更复杂、更慢、更昂贵、更耗能的工艺。”

 

Q:   那为什么有些主机厂商偏好热冲压而不是冷成形呢?
A:  
“当热成型钢达到900℃时,它非常软,因此很容易成形。热成型钢在其冲压硬化过程中实现了其马氏体微观结构。但是,SSAB认为,我们在精确控制的轧机上进行热处理有很多优势。我们将经过热处理的马氏体卷材交付给客户,客户只需在室温下对其进行冷冲压成形即可。这为客户减少了加工步骤。但和任何高强度钢一样,马氏体冷成型钢意味着你需要了解和进行回弹分析补偿——我们可以帮助客户解决这个问题。”
 

Q:   因此,追溯到以前,SSAB早在1993年就推出了首款1400MPa马氏体钢牌号。SSAB是如何决定将马氏体钢产品系列扩展到其他强度等级的呢?

A:  “继1400M之后,SSAB又推出了1200M。在美国,通用汽车比其他主机厂商更早一些,在辊压成形的部件中使用马氏体钢,如保险杠防撞梁、侧防撞梁和一些座椅结构部件。但通用汽车,随后福特和克莱斯勒,都希望获得具有900MPa、1100MPa、1300MPa、1500MPa和最终高达1700MPa抗拉强度的钢材。因此,SSAB 调整了我们的业务,以适应客户的材料需求。例如,我们最新的1700MPa马氏体钢牌号,被顺普集团用于制造2020款福特探险者的车顶纵梁。”


顺普的车顶纵梁用于福特

Q:   SSAB有没有计划提高马氏体钢的强度?

A:  “我们可能开发一种可冷成形的1900MPa马氏体钢牌号,但需要有足够的客户需求。一些客户已经在和我们讨论1900M的问题。但我们也需要了解,客户如何看待汽车先进高强度钢的发展。我们现有的马氏体钢牌号是几年前开发出来的——为每个钢牌号订立OEM标准和地区性标准(如德国汽车工业协会(VDA)和美国汽车工程师协会(SAE))可能需要一些时间。但当某一钢牌号的标准最终确立后,客户会对其可用性获得额外的信心。”

顺普MonoLeg防撞梁

Q:   汽车主机厂商或一级供应商需要1900MPa马氏体钢的主要驱动因素是什么?

A: “重量更轻是主要的驱动因素。但我认为1900M不太会在未来几年内被开发出来,因为1700M才刚刚在客户群体和标准制定方中得到认可。目前,1500M是许多人关注的焦点,1500M通常采用传统的辊压成形技术,适用于直线或曲线型材。”

 

Q:   汽车部件采用1500MPa马氏体钢还有其他的成形方法吗?

A: “有的。日本车企更注重冷冲压而不是辊压成形,他们正在引进全新的冷冲压技术,用于超高强度的钢材。这是一个很大的进步。冷冲压的零件不像辊压成形一样只是直线或曲线型材,而是任意三维型面。我想说的是,现在所有的日本汽车主机厂商都希望在目前正在开发的汽车中引入1500MPa的冷冲压部件。”

 

Q:   什么样的马氏体钢构件可以进行冷冲压,而不能采用辊压成形?

A: “比如B柱加强板,它的形状很难进行辊压成形。A柱下加强板通常具有三维几何形状,可以进行冷冲压,但不能采用辊压成形。”

 

Q:   SSAB是否需要对 Docol 1500M 进行任何改进,使其更适合冷冲压?

A: “是的,可能会对其进行稍加改进。在辊压成形中,屈强比高是个优势。在冷冲压中,屈服强度低一些更好,以方便控制复杂形状零件的回弹。”

 

Q:  因此,很明显,SSAB 确实需要充分了解客户采取什么样的成形方法

 

A: “对的。这就是为什么我们总是鼓励客户让我们尽早参与到他们的设计过程中去,这样我们就能更好地照顾到他们的顾虑,满足他们的需求。例如,一些汽车制造商在使用马氏体钢方面一直比较保守,尤其是电镀锌马氏体钢,因为他们担心延迟断裂,也就是所谓的氢脆。SSAB的电镀锌马氏体钢确实具有独特的优势。首先我们的钢成分更加纯净,其次可以非常精确地控制镀锌过程,以消除延迟断裂的可能性。我们的技术非常安全成熟。”

 

Q:   马氏体钢在汽车设计中如何与铝材相竞争?

A: “对于制造豪华车的主机厂商来说,铝材颇受欢迎。但即便如此,你通常也会看到铝材和先进高强度钢的组合,比如马氏体钢。我是说经过优化后的车身可能是用铝材来做汽车覆盖件(这些零件并不吸收多少碰撞能量),然后使用强度尽可能高的先进高强度钢制作碰撞吸能的部件。”

 

Q:   那非豪华车即大众量产车会如何选择材料呢?

A: “使用先进高强度钢可获得与铝材大致相同的重量,但成本还不到一半。在开发一些以成本为导向的车型时,主机厂商在每个车型上越来越多地使用先进高强度钢。”

 

Q:   SSAB 与其他供应商提供的马氏体钢有什么不同?

A: “我们在开发和生产马氏体钢方面的长期经验使我们能够完善我们的工艺技术,包括用尽可能高的冷却速度,使我们能够使用最少的合金成分。Docol 马氏体钢的化学成分比我们大多数竞争对手的马氏体钢要少得多,这使得焊接更容易,而且更能抵抗延迟断裂。正如我已经提到过的,我们的电镀锌马氏体钢牌号在解决延迟断裂问题方面广受赞誉。而且 SSAB在产品开发和知识服务中心(KSC)也有许多技术精湛的专家,他们帮助客户了解如何使用马氏体钢。例如,如何进行汽车部件的成形仿真,或者如何连接马氏体钢。”

 

Q:   为了使用马氏体钢,汽车主机厂商如何改进其制造工艺?

A: “我们有一些主机厂商冷成型最高强度到1000MPa双相钢,更高强度直接采用热成型——但他们现在正在尝试对马氏体钢进行冷冲压。”

 

Q:   Docol马氏体钢的开发有什么新进展?

A: “我们已经谈到了更高的强度水平,使马氏体钢更厚也是我们进行改进的一个方面。我们现有的冷轧和连续退火马氏体钢的最大厚度为2.1mm。通过在热轧工厂全新安装的冷却线,我们还可以在热轧过程中通过直接淬火生产出热轧马氏体钢,厚度可达4mm。目前,厚度为4mm的Docol 1200MPa马氏体钢已可向客户提供。而且我们还在开发具有更高厚度的热轧1500M。”

 

Q:   汽车设计人员如何使用新的、更厚的Docol马氏体钢?

A: “在纯电动汽车中,电池及其保护外壳的重量可达800公斤。所以电动汽车需要更强的防护梁。你可以通过提高所用钢材的强度,或者增加钢材厚度,或者两者兼而有之,让电动汽车变得更强。”


EV电池外壳的样件

Q:   更厚的马氏体钢还有其他应用吗?

A: “此外,还有一些全新的、更严格的碰撞法规。因此,例如使用新的、更厚的马氏体钢来制作保险杠可能有益处。但电动汽车的重量增重是采用更厚的马氏体钢牌号的主要驱动因素——其所有与碰撞相关的汽车部件都需要变得更强。因此,一些部件设计需要更高的(抗拉)强度等级的马氏体钢,而我们现有的马氏体钢厚度可达2.1mm。其他设计将受益于使用新的、更厚的(厚度达4mm)马氏体钢牌号,目前已有1200MPa抗拉强度的马氏体钢,而具有更厚的厚度的热轧 1500M目前尚在开发中。”

 
 
注:本网转载是出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。
 
如果您有汽车材料相关文章,欢迎给我们投稿,Email:service@qichecailiao.com。在线投稿
 
打赏
 
更多>同类行业资讯
0相关评论

推荐图文
推荐行业资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  广告服务  |  用户注册  |  微信登录  |  实名认证  |  信息发布  |  材富通服务  |  隐私政策  |  招贤纳士  |  在线投稿  |  排名推广  |  广告服务  |  网站留言  |  帮助中心  |  网站地图  |  违规举报
皖ICP备10204426号-3