Усовершенствованные высокопрочные стали (AHSS) представляют собой сложные, сложные материалы с тщательно подобранным химическим составом и многофазными микроструктурами, получающимися в результате точно контролируемых процессов нагрева и охлаждения. Различные усиливающие механизмы используются для достижения диапазона свойств прочности, пластичности, ударной вязкости и усталости. Эти стали не мягкие стали вчерашнего дня; Скорее, они обладают уникальным малым весом и разработаны для решения задач современных транспортных средств, заключающихся в строгих правилах безопасности, сокращении выбросов, высоких эксплуатационных характеристиках при доступных затратах.
Семейство AHSS включает двухфазную (DP), комплексную фазу (CP), феррито-бейнитную (FB), мартенситную (MS или MART), пластически-индуцированную пластичность (TRIP), горячую формовку (HF) и индуцированную двойникованием Пластичность (TWIP). Эти сорта AHSS 1-го и 2-го поколения имеют уникальную квалификацию для удовлетворения требований к функциональным характеристикам определенных деталей. Например, стали DP и TRIP превосходно используются в зонах столкновения автомобиля благодаря высокому поглощению энергии. Для конструктивных элементов пассажирского салона чрезвычайно высокопрочные стали, такие как мартенситные и борсодержащие штампованные стали на основе бора (PHS), обеспечивают повышенные показатели безопасности. В последнее время было увеличено финансирование и исследования для разработки «3-го поколения» AHSS. Это стали с улучшенными комбинациями прочности и пластичности по сравнению с существующими сортами, с потенциалом для более эффективных возможностей соединения при более низких затратах. Эти сорта будут отражать уникальные сплавы и микроструктуры для достижения желаемых свойств. Широкий диапазон свойств лучше всего иллюстрируется известной диаграммой глобальной формуемости, представленной на рисунке 2-1 ниже.
Стали с пределом текучести, превышающим 550 МПа, обычно называют AHSS. Эти стали также иногда называют «сверхвысокопрочными» для прочности на растяжение, превышающей 780 МПа. AHSS с пределом прочности при растяжении не менее 1000 МПа часто называют «сталь GigaPascal» (1000 МПа = 1 ГПа). Обратите внимание на другую категорию сталей, представленную на рисунке 2-1, обозначенную как аустенитная нержавеющая сталь. Эти материалы обладают превосходной прочностью в сочетании с отличной пластичностью и, таким образом, отвечают многим функциональным требованиям автомобиля.
AHSS третьего поколения (3-го поколения) стремятся предложить сопоставимые или улучшенные возможности при значительно более низких затратах. Однако, поскольку они настолько новы, пока нет четкого определения того, что они включают. Основными задачами при разработке сталей третьего поколения являются:
- Используйте стали с меньшим содержанием легирующих добавок, чтобы снизить затраты.
- Задайте минимальные уровни прочности и пластичности до 1200 МПа и относительного удлинения 30%.
В настоящее время нет чистой формулы, поскольку существует несколько различных способов обработки, доступных производителям стали для достижения марок и свойств 3-го поколения. Кроме того, нано стали классифицируются как 3-го поколения. Но это обсуждается в промышленности, как вы можете себе представить. Цели были установлены в проекте Института вычислительной и математической инженерии (ICME). Презентация, представленная на «Great Designs in Steel» Института развития рынка стали 2017 подводит итоги этого проекта , Наши коллеги из Института развития рынка стали и Auto / Steel Partnership также работают над разработкой общей номенклатуры сталей. Большинство придерживается номенклатуры спецификации VDA. Кроме того, компания General Motors разработала спецификацию для AHSS (включая AHSS третьего поколения), которая находится на рассмотрении. Так что следите за обновлениями здесь, так как мы планируем рассмотреть это в следующей версии Руководства AHSS, которая должна выйти в 2020 году.
Определения
Автомобильные стали можно классифицировать несколькими различными способами. Одним из них является металлургическое обозначение, предоставляющее некоторую информацию о процессе. Распространенные обозначения включают низкопрочные стали (легкие и легкие стали); обычные HSS (углерод-марганцевые, жаропрочные и высокопрочные низколегированные стали); и новая система AHSS (двухфазная, трансформированная пластичность, двойниковая пластичность, ферритно-бейнитная, комплексная фаза и мартенситная сталь). Дополнительные высокопрочные стали для автомобильного рынка включают в себя горячедеформированные, постформированные термообработанные стали и стали, разработанные для уникальных применений, которые включают улучшенное растяжение кромок и растяжение при изгибе.
Вторым методом классификации, важным для конструкторов деталей, является прочность стали. Поэтому в этом документе будут использоваться общие термины HSS и AHSS для обозначения всех сталей повышенной прочности. У этой системы классификации есть проблема с продолжающимся развитием многих новых марок для каждого типа стали. Следовательно, сталь DP или TRIP может иметь класс прочности, который охватывает два или более диапазона прочности.
Третий метод классификации представляет различные механические свойства или параметры формования различных сталей, такие как общее удлинение, показатель степени упрочнения (значение n) или степень расширения отверстия (λ). В качестве примера, на рисунке 2-1 сравниваются общие удлинения - свойства стали, связанные с формуемостью - с пределом прочности при растяжении для существующих типов стали. Эти свойства важны для операций пресс-цеха и анализа виртуальных форм.
Диаграмма вязкости стали для современных марок AHSS (включает сравнение традиционных низкопрочных и высокопрочных сталей)
Принципиальным отличием традиционных HSS от AHSS является их микроструктура. Обычные HSS - это однофазные ферритные стали с потенциалом содержания некоторого количества перлита в сталях C-Mn. AHSS - это, прежде всего, стали с микроструктурой, содержащей фазу, отличную от феррита, перлита или цементита, например, мартенсит, бейнит, аустенит и / или остаточный аустенит в количествах, достаточных для получения уникальных механических свойств. Некоторые типы AHSS имеют более высокую способность к деформационному упрочнению, что приводит к балансу прочности и пластичности, превосходящему у обычных сталей. Другие типы обладают сверхвысоким пределом текучести и прочностью на разрыв и демонстрируют характеристики отверждения при выпекании.
Поскольку терминология, используемая для классификации стальных изделий, значительно различается по всему миру, в этом документе для определения сталей используется формат WorldAutoSteel. Каждая марка стали определяется металлургическим типом, минимальным пределом текучести (в МПа) и минимальным пределом прочности на разрыв (в МПа). Например, DP 500/800 означает двухфазную сталь с минимальным пределом текучести 500 МПа и минимальным пределом прочности на растяжение 800 МПа. Программа ULSAB-AVC Впервые использовали эту систему классификации.
Металлургия AHSS
Производители и потребители стальных изделий обычно понимают фундаментальную металлургию обычных низко- и высокопрочных сталей. Раздел 2.Б. дает краткое описание этих распространенных типов стали. Поскольку металлургия и обработка марок AHSS несколько новы по сравнению с обычными сталями, они описаны здесь, чтобы обеспечить базовое понимание того, как их замечательные механические свойства развиваются благодаря их уникальной обработке и структуре. Все AHSS производятся путем контроля химического состава и скорости охлаждения из фазы аустенита или аустенита с ферритом, либо на столе выхода горячей прокатки (для горячекатаного проката), либо в секции охлаждения печи непрерывного отжига (непрерывно отожженной или изделия с горячим покрытием). Исследования предоставили химические и технологические комбинации, которые создали много дополнительных сортов и улучшенных свойств в каждом типе AHSS.
Для получения дополнительной информации об этом уникальном семействе передовых сталей, скачайте Руководство по применению высокопрочных сталей здесь , бесплатно.
