高強度鋼的大量應用功德無量

工業發達國家於上世紀80年代後期，研發出了薄鋼板坯連鑄連軋技術。90年代初這項技術開始被引入薄鋼板的生產。上世紀末，隨著一些主要關鍵技術的陸續解決，薄板連續生產技術日臻成熟，產品質量和產量也不斷提高。連鑄連軋連續熱處理對產品的質量和鋼板成品率的提高有很大的貢獻。確實是一個巨大的進步，但是不可避免地也給衝壓工程師帶來一些新問題和新挑戰。
為了順利進行連鑄連軋，凝固之前鋼水中的氧化物和夾雜物被去除的更加徹底了，薄鋼板表麵上原先一直存在的微觀雜質顆粒也大量地減少了。"雜質"這個詞不大好聽，其實我們不能簡單粗暴地說雜質絕對不好。一分為二地講，這些表麵的微觀雜質即幹壞事，也幹好事。鋼板表麵上這些微觀雜質附近產生的微觀損壞，能夠捕獲氫原子，因而有助於更多潤滑油分子在金屬表麵附著形成吸附膜。潤滑油中的脂肪酸與金屬表麵反應，形成金屬皂的單層膜，就能改善潤滑條件。連鑄連軋連續退火生產的薄板表麵上被弄得太幹淨了，使得衝壓模具擦傷磨損問題嚴重惡化。
1970年左右，第一個具有較高屈服強度的高強度低合金鋼（HSLA）出現了。起初，隻有日本汽車製造商采用這個鋼種。高強度低合金鋼的成形性較低，造成了嚴重的衝壓件開裂問題，因此，人們開展了大量的研究，試圖了解這種鋼的異常行為。
幾乎在同一時間，鋼廠推出了又一個非常新的軟鋼鋼種，叫烘烤硬化鋼。這真是個美妙的好主意：這種材料在衝壓時柔軟而易於成形，但能在噴漆後的烘烤階段變硬。實現烘烤硬化鋼生產的關鍵，是要控製鋼中的遊離碳原子濃度正好在百萬分之12到25之間。采用烘烤硬化鋼製造車身覆蓋件，能提高車身的抗凹陷能力，早期的烘烤硬化鋼的主要問題是時效問題，影響到衝壓件的表麵質量。為了解決這個問題，人們想起了超低碳的無間隙原子鋼(IF)，因為IF鋼是不容易發生時效的。阿姆科發明了IF鋼以後，由於成本較高，很長一段時間一直不被工業界看好。板材的表麵處理采用了熱鍍鋅方法以後，為了避免在熱鍍鋅過程中發生時效問題， IF鋼終於等到了鹹魚翻身的機會。
在1975年的一次重要國際會議上，新日鐵報告了一項新研究結果，一種具有低屈服強度，高拉伸強度，高延伸率的新鋼種。然而，因為這種鋼很難冷軋到1毫米以下的低厚度，新日鐵自己並不看好其發展前景。同時，新日鐵誤認為美國的一項專利已經阻斷了日本人的這一發明。其實，這才是曆史上的第一個商業雙相鋼！
雙相鋼首先被用來製造汽車結構件，特別是輪轂，但人們很快出現，雙相鋼薄板對邊緣拉伸開裂非常敏感。就是現在，這個問題仍然至關重要。問題的核心是雙相鋼材料內部的微觀強度不均勻。構成雙相鋼的馬氏體很硬，鐵素體很軟，塑性變形時各相之間微觀應變不協調，應變梯度太大，拉應力下相界處容易出現開裂。日本工業界提出的解決方案使用單相的貝氏體鋼。由於結構更均勻（沒有馬氏體），它們的變形更協調。另一種德國工業界提出的解決方案，是所謂的多相鋼，其結構是由馬氏體，貝氏體，以及一些殘留奧氏體等混合在一起。
1977年，瑞典工程師，卡爾-埃裏克首先提出對含碳相對較高的鋼板(約0.2％)進行模具內熱成形，然後以模具進行淬火的想法。這樣製造的零件不難成形，也沒有回彈。熱成形的第一次應用是在薩博(Saab). 他們用熱成形法生產割草機刀片。後來，沃爾沃用熱成形法生產了一些結構件。然而，讓熱成形獲得大發展的技術突破出現在22年後，法國的研究人員提出用鋁-矽合金塗覆的鋼板進行熱成形，以便在加熱時保護基材，防止氧化。這個方法帶來驚人的成功，以至於現在世界各地已經有約兩百條熱成形生產線在運行。今天的一個重要發展是實現熱成形零件中的不均勻淬火，使其同時包含能夠抵抗變形的硬區，和能夠吸收能量的軟區。汽車上各種高強度鋼的大量應用，在交通事故中，拯救了上百萬人的生命，真的是大慈大悲，功德無量。

所有跟帖： 

• 高強度鋼因為成本也高 ，日係在這點能省就省，從淨重上還看不出來 -日理萬機- ♂ (0 bytes) () 04/05/2015 postreply 09:25:25

• 原文的內容正好相反 -TBz- ♂ (202 bytes) () 04/05/2015 postreply 18:01:50

• 不要偷換概念：先用並不等於用得多。 -coolwin- ♀ (0 bytes) () 04/06/2015 postreply 23:29:12