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專用汽車廠家介紹汽車用鋼材
用鋼造汽車對(duì)于現(xiàn)代人來(lái)說(shuō)是最基本的常識(shí),但是很多人對(duì)車用鋼的理解還停留在低碳鋼的階段。其實(shí)雖然同為鋼材,如今的車用已經(jīng)不能和幾十年前的車用鋼同日而語(yǔ)。近幾十年對(duì)車用鋼的研究一直大步向前,車用鋼板越來(lái)越薄,鋼材強(qiáng)度和耐腐蝕性能大幅提高。許多鋼鐵企業(yè)為了應(yīng)對(duì)新材料的沖擊正積極和汽車企業(yè)合作開(kāi)發(fā)能夠與鋁合金、塑料、碳纖維復(fù)合材料抗衡的輕量化高強(qiáng)度鋼。
但是在混雜的汽車市場(chǎng),現(xiàn)在很多企業(yè)都說(shuō)自己用了“高強(qiáng)度鋼”,其實(shí)什么級(jí)別的鋼算“高強(qiáng)度鋼”沒(méi)有一個(gè)準(zhǔn)確定義,它的指標(biāo)是隨鋼材強(qiáng)度提升過(guò)程增長(zhǎng)的。其實(shí)就類似于如今車型名稱里的“新”,什么“新XX車型”、“全新XX車型”、“新一代XX車型”都是相對(duì)于上一代說(shuō)的。于是企業(yè)市場(chǎng)部繼續(xù)發(fā)揮混淆視聽(tīng)大放煙幕彈,只要是300Mp級(jí)別以上的都叫“高強(qiáng)度鋼”。都叫“高強(qiáng)度鋼”的鋼材可能強(qiáng)度差出一倍。
汽車用鋼的強(qiáng)度等級(jí)
現(xiàn)代汽車的車身都是由不同強(qiáng)度的鋼板拼焊在一起的,不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼板用于受力環(huán)境不同的位置,一些受力條件比較苛刻,又不能使用粗厚鋼板的位置則使用強(qiáng)度最高的鋼材,正所謂“好鋼用在刀刃上”。
目前很多廠家都宣稱自己用的是“高強(qiáng)度鋼”,但是有底氣公布車身各部位鋼材強(qiáng)度圖的卻沒(méi)多少,有的廠家就算公布了車身強(qiáng)度圖,也只是示意了不同強(qiáng)度鋼材用在了不同位置,并沒(méi)有標(biāo)示鋼材的具體強(qiáng)度數(shù)值。另一些品牌實(shí)力雄厚的企業(yè)更是不屑于公布這些數(shù)據(jù)。
解釋一些名詞:日本人和韓國(guó)人管高強(qiáng)度鋼叫做高張力鋼。Mp(兆帕)是強(qiáng)度單位,1Mp的強(qiáng)度相當(dāng)于在1平方厘米(指甲蓋那么大)的面積上施加10kg(倆西瓜)的力而該受力材料不變形。
通過(guò)公布的車身強(qiáng)度圖來(lái)看,其實(shí)最高強(qiáng)度的鋼用量并不多,只是用在了防撞梁和一些加強(qiáng)部位上,車身大部分結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度并不高。這是以受力情況不同為根據(jù)的設(shè)計(jì),,畢竟高強(qiáng)度鋼的價(jià)格不菲,而且不易加工。
因此,在看廠商宣傳資料時(shí)看到“我們的車身采用了1000Mp級(jí)別高強(qiáng)度鋼制造”這種宣傳語(yǔ)時(shí)不要誤以為全車都是用這種鋼造的,實(shí)際上可能只有四門防撞梁那幾根桿達(dá)到了這個(gè)強(qiáng)度級(jí)別。
利于沖壓的新型鋼材
材料強(qiáng)度上去了帶來(lái)的問(wèn)題是難以加工。一般轎車都是采用沖壓的方法制造,即用模具擠壓材料成型,類似于玩培樂(lè)多彩泥?,F(xiàn)在車用鋼板強(qiáng)度高了就對(duì)沖壓工藝要求更高,而且現(xiàn)在深沖部件很多,材料容易出現(xiàn)裂紋和折皺。
上圖中的部件就是沖壓不合格產(chǎn)品,鋼板未能按要求延展成型。邊角位置是沖壓最容易出現(xiàn)死角的位置,一般撕裂和折皺都會(huì)出現(xiàn)在該位置。
同時(shí)也說(shuō)明鋼板在被沖壓時(shí)總是會(huì)有拉伸,和模具的摩擦等問(wèn)題。這些都會(huì)造成沖壓成型的零件因內(nèi)部應(yīng)力或者表面損傷而存在缺陷。
所以生產(chǎn)廠家都會(huì)研究沖壓時(shí)鋼板的內(nèi)部應(yīng)力情況,盡量消除內(nèi)部積累的應(yīng)力。同時(shí)對(duì)于大面積沖壓件的厚度研究可以知道鋼板那些部位拉伸比較嚴(yán)重,多大沖深可以保證鋼板不撕裂。
為了根本上解決高強(qiáng)度鋼的沖壓?jiǎn)栴},一種新型鋼材正在被應(yīng)用于汽車車身的生產(chǎn)。這種鋼材的基質(zhì)是比較柔軟韌性好的鐵素體,其中鑲嵌了硬度好的馬氏體。在沖壓時(shí)比較容易成型,成型后的材料又具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。
汽車用鋼的耐腐蝕性
目前汽車用鋼屬于低合金鋼范疇,這是鋼材中的一個(gè)分支,這種鋼材中大部分是鐵元素,只有少量的合金元素,例如:碳、硅、磷、銅、錳、鉻、鎳等,這些合金元素含量不超過(guò)2.5%。
低合金鋼具有優(yōu)秀的加工性能和強(qiáng)度表現(xiàn),同時(shí)它還具有良好的耐腐蝕性。一般的低碳鋼在自然環(huán)境中會(huì)生成棕紅色的氧化層,這些氧化層非常酥松,也就是我們常說(shuō)的鐵銹。而低合金鋼在自然環(huán)境中會(huì)生成褐色的致密氧化層,緊緊附著在鋼表面,起到隔絕內(nèi)部鋼繼續(xù)被外界侵蝕的作用。這種防銹機(jī)理有些類似于鋁合金、鋅合金,只是低合金鋼銹層變成穩(wěn)定的保護(hù)性銹層往往需要幾年的時(shí)間,銹層的顏色從淺黃到褐色,而鋁合金生成保護(hù)性銹層只需一瞬。由于這種特性,低合金鋼又可稱耐候鋼(耐氣候腐蝕鋼)。耐候鋼通常用來(lái)制作車輛、船舶、橋梁、集裝箱等,而且都會(huì)在其表面用油漆涂裝。但是在建筑裝飾領(lǐng)域則傾向于裸露使用耐候鋼,因?yàn)槟秃蜾撀懵妒褂靡膊粫?huì)出現(xiàn)銹穿問(wèn)題,而且它自身產(chǎn)生的褐色銹層能夠產(chǎn)生一種獨(dú)特的藝術(shù)效果,所以一些特殊建筑常用耐候鋼板焊接起來(lái)做外立面使用。至于汽車,目前很多廠商都越來(lái)越少的使用底盤橡膠噴涂,即民間常說(shuō)的“底盤裝甲”。很多新車底盤直接外露鋼板,鋼板表面只有原廠底漆和與外觀同色的色漆。說(shuō)明出廠時(shí)這些車輛只經(jīng)過(guò)電泳鍍底漆和色漆噴涂工序。只有前輪后面的濺射區(qū)會(huì)有薄薄一層的軟性橡膠涂層,這些涂層的作用是防止車輪帶起的砂石撞擊底盤鋼板。從這些變化似乎可以看出廠家對(duì)自身產(chǎn)品耐腐蝕能力的信心。
觀察車輛懸掛和底盤,只要是鋼制懸掛零件都會(huì)出現(xiàn)圖中的情況,屬正常現(xiàn)象,車主完全不用擔(dān)心。相對(duì)于底盤懸掛這些看不見(jiàn)的部分,外觀件的處理就精細(xì)多了,所以電鍍、底漆、多層油漆主要是出于美觀需求的考慮。另外一個(gè)實(shí)例是集裝箱,使用耐候鋼制造的集裝箱也沒(méi)有汽車這么復(fù)雜的鍍鋅、電泳底漆、多層噴涂表漆等等,在其生命周期中每天都要經(jīng)歷海風(fēng)、海水、鹽霧的腐蝕,使用環(huán)境比汽車惡劣的多,這些集裝箱使用十幾年也都不成問(wèn)題,很多集裝箱十幾年后經(jīng)過(guò)翻新還能繼續(xù)用。
汽車用鋼不是隨便亂用的,商人圖便宜的決定總是撿了芝麻丟了西瓜。凡事都有特例,特例總在中國(guó)。幾年前就有某剛起家的自主品牌用低碳鋼造車,造成底盤兩年銹穿的事。
汽車用鋼的未來(lái)
目前車用鋼板的厚度已經(jīng)降到了0.6mm,我認(rèn)為這已經(jīng)到了鋼板厚度的極限,鋼板再薄就算其自身強(qiáng)度再高也失去了很多材料本身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?,F(xiàn)在車用鋼板受到新材料的挑戰(zhàn)越來(lái)越大。鐵的原子量決定了其密度無(wú)法改變,通過(guò)減薄減重的道路似乎也走到了盡頭?,F(xiàn)在鋁合金正逐漸在高端車上發(fā)揚(yáng)光大,全鋁的SUV,用鋁做車頭結(jié)構(gòu)的5系和A6都在預(yù)示這一點(diǎn)。面對(duì)新材料的圍追堵截,鋼鐵還能在汽車上用多久令人生疑。不過(guò)鑒于目前仍然是商業(yè)社會(huì),所有事情商人說(shuō)了算,鋼鐵企業(yè)經(jīng)過(guò)百年積累都實(shí)力雄厚,因金錢關(guān)系而阻礙新技術(shù)推進(jìn)的例子也并不少見(jiàn)。只要有足夠的喘息機(jī)會(huì),鋼鐵企業(yè)也可以順利轉(zhuǎn)型為新材料綜合企業(yè),或者收購(gòu)比較成熟的新材料業(yè)務(wù)。