日本汽车金属材料应用发展及变化特征.doc

日本汽车金属材料应用发展及变化特征 ??? 1.2.1.1 使用对象及变化 ??? ??? 高强度钢材使用对象分为两部分，一部分是汽车车身、减振及车轮用部件，另一部分是底盘和排气系统。如：需要具备防碰撞功能的零件，汽车门内防撞梁，汽车前后保险杠防撞板，车身A柱,B柱，发动机支撑梁，仪表板支架，门槛加强板，汽车座椅骨架等车身部件；车轮轮辐和轮辋高强度钢板；高强度弹簧、高碳传动轴管、高强度发动机螺栓等。汽车结构件用各种特殊钢强度一般都达到1000 MPa，如汽车转向节、转向扭杆等。图1列出日本高强度材料到2014年前的发展及使用预测。到2014年高强度钢材使用比例将从目前的40%多提高到60%。高强度材料采用比例急剧增加、汽车材料高强度化将成为汽车发展的重要特征。 ??? 1.2.1.2 使用状况 ??? 汽车高强度材料的开发始于1980年，由于第二次世界石油危机后美国颁布CAFe法规，开始限制燃油标准，日本也于1979年制一定了燃油目标公示值标准，由此开始了一般高强度材料、IF-BH钢高强度材料以及HOT-DP热一轧支撑框架类用高强度材料和HOT-TRIP高强度支架用热轧材料的应用。20世纪90年代开始，美国公布了PNGV大气净化法规，日本在1993年也提出了新的燃油标准和防碰撞安全试验标准，使得高强度钢板、能有效吸收碰撞能量材料等相继开发使用。2000年在日本京都召开了地球温暖问题会议，就防止地球温暖化发表了京都会议宣言。从此，高强度材料的应用开始迅速普及。 ??? 从高强度材料使用预测来看，高强度材料分为340~390、390~440、440~540、590 MPa以上、780 MPa以上、980 MPa以上6个等级。 ??? 按强度等级分类，主要汽车零部件使用材料强度如下。 ??? 340390 MPa车身用钢板、发动机罩内板、行李箱内板、轮罩板、车门板、水箱外板等。 ??? 390~440 MPa发动机罩外板、行李箱外板、翼子板、前底板、门槛加强板等。 ??? 590 MPa级：发动机支撑梁、发动机支架、门框加强板、中底板加强板、底板加强梁、轮辐等。 ??? 780 MPa级：转向支架、轮辋、后上门框加强板等。 ??? 980 MPa级：门内板防撞梁、汽车座椅骨架、保险杠防撞梁等。 ??? 详细内容见表2。 ??? 1.2.1.3 开发及使用预测 ??? ??? 今后，汽车高强度材料使用主要是向高性能、高强度材料发展，进一步满足轻量化要求，提高抗冲击性能，同时进一步提高工艺加工性能。 ??? 主要开发材料特征如下。 ??? a.BH钢板应用开发。主要用于发动机罩板，具有高强度、耐热性能。 ??? b:高强度DP、TRIP钢。使用强度在780 MPa以上材料，主要用于发动机支撑梁等。 ??? c.高强度钢板。强度为980~1 180 MPa的材料，主要应用在汽车保险杠加强梁等。 ??? d.高强度热轧钢板。较厚钢板一般采用热轧材料，广泛使用的热轧钢板强度值在440 MPa以下。日本开发的热轧钢板强度为590;780 MPa的材料将愈来愈多使用在加强梁等部件中。 ??? e.轮辐、轮辋用高强度材料。目前，轮辐材料强度一般在370 -440 MPa ;轮辋材料强度在440-590 MPa。今后，轮辐将更多采用590 MPa以上材料，轮辋采用780 MPa以上材料。 ??? 热轧材料一般较重，强度提高对减轻质量、实现汽车轻量化有明显效果。如车轮钢材，轮辐材料强度如果从370 MPa提高到590 MPa，相对质量可减轻19%；轮辋材料强度从440 MPa提高到780 MPa，材料质量可减轻16%. ??? 1.2.2 高温热冲压成形钢板 ??? 高温热冲压成形钢板是新日本钢铁株式会社和欧洲ARCELOR共同开发的超高强度材料，强度值可达到1600 MPa，目前在欧美和日本主要汽车制造企业开始使用。 ??? 1.2.2.1 使用对象和目的 ??? 超高强度钢板使用对象主要为防撞零件，如车门防撞杆、保险杠加强梁,A柱,B柱、门框加强梁等。防撞零件一般要求强度较高，日本和欧洲开发的超高强度钢板弥补了这一缺欠。 ??? 1.2.2.2 特征 ??? 钢板强度提高后，面临钢板冲压性能较差和回弹度增大两个问题。 ??? 超高强度钢板加工方法如下。 ??? 钢板→加热（加热炉停留5 min）→加热钢板(900~950℃、200 MPa以下）→冲压（在冲压机中模具内实现淬火处理）→抛丸处理（去除氧化皮）→成品（1600 MPa）。 ??? 为减少热轧钢板热加工易生成氧化皮阿题，在超高强度钢板表面上进行镀铝处理，即形成超高强度镀铝钢板。 ??? 日本开发的超高强度钢板有以下特点。 ??? a.在高温环境下质地柔软，拉深成形良好，保持预订形状无