Усовершенствованные высокопрочные стали:определение и применение

Поскольку вопросы безопасности водителя и экономии топлива стали более заметными, производители автомобилей стремились сделать все аспекты жизненного цикла производства автомобилей более эффективными. Часть этого непрерывного процесса оптимизации включает в себя тщательное рассмотрение свойств материалов, которые являются наиболее эффективными или выгодными в автомобильных приложениях, и попытки включить больше материалов, обеспечивающих эти желаемые характеристики. Одним из ключевых прорывов в этой области стала разработка передовых высокопрочных сталей (AHSS).

Усовершенствованные высокопрочные стали — это марки сталей нового поколения, которые предлагают уникальное сочетание долговечности, простоты изготовления и высокого отношения прочности к весу, что гарантирует, что стальные детали и компоненты соответствуют важнейшим требованиям безопасности и эффективности с минимальными затратами.

Автопроизводители годами используют передовые высокопрочные стали, и по мере совершенствования производственных процессов совершенствуется и каждое последующее поколение сталей. Используя точные процессы нагрева и охлаждения, а также различные механизмы упрочнения, инженеры могут добиться оптимальных механических свойств, таких как высокая пластичность или прочность на растяжение, а также обеспечить соблюдение требований по устойчивости к сбоям, пластичности, усталостной прочности, жесткости и другим характеристикам.

Различные типы современных высокопрочных стальных листов также обладают различными свойствами, что позволяет производителям адаптировать состав своих деталей для удовлетворения конкретных потребностей каждого применения. Автомобильные рамы, например, требуют большей жесткости (для сохранения структурной целостности автомобиля), чем детали, используемые в зоне деформации, которые предназначены для контролируемых деформаций, помогающих защитить пассажиров в случае столкновения.

Типы перспективных высокопрочных сталей

Стали с пределом текучести 550 мегапаскалей в единицах давления (МПа) или выше обычно считаются усовершенствованными высокопрочными сталями . В первом и втором поколении этих металлов инженеры быстро использовали различия в химическом составе и многофазной микроструктуре определенных сталей, чтобы удовлетворить требования к характеристикам автомобильных компонентов.

• Двухфазная сталь :одна из наиболее широко используемых передовых высокопрочных сталей, исключительно пластичная и устойчивая к излому, что позволяет использовать ее в различных автомобильных приложениях, в том числе в конструкционных компонентах.
• Стали с пластичностью, вызванной трансформацией (TRIP): Обладают высокой пластичностью, что придает деталям из стали TRIP высокую износостойкость. Оба обеспечивают высокое поглощение энергии, что делает их хорошо подходящими для зон деформации.
• Мартенситные стали: Иметь микроструктуру с повышенным содержанием углерода, что повышает прочность и твердость материала, но не увеличивает вес компонентов так, как обычная стальная деталь. Мартенситные стали устойчивы к остаточной деформации, что делает их отличным материалом для укрепления автомобильных салонов или каркасов безопасности.

Новые исследования и разработки за последние несколько лет привели к созданию нового, третьего поколения передовых высокопрочных сталей, которые предназначены для обеспечения повышенного сочетания прочности и пластичности, часто при значительно меньших затратах. Хотя промышленность все еще работает над стандартизированным определением высокопрочных сталей третьего поколения, типичными желательными свойствами являются минимальная прочность 1200 МПа и пластичность при удлинении 30 % — заметное улучшение по сравнению со сталями предыдущих поколений.

Применение передовых высокопрочных сталей

Хотя в течение многих лет они использовались в автомобильной промышленности, усовершенствованные высокопрочные стали также все чаще используются в других производственных секторах. Безопасность при столкновении высокопрочных сталей делает их идеальными, например, для использования в системах железнодорожного транспорта.

Также было обнаружено, что усовершенствованные высокопрочные стали улучшают характеристики двигателя и ограничения скорости не только для автомобилей, но и для самолетов, кораблей и поездов. Рынок передовой высокопрочной стали также может предложить производителям по всему миру значительную экономию энергии по мере повышения эффективности методов.

Проблемы передовых высокопрочных сталей

Современные высокопрочные стали имеют некоторые ограничения. Повышенная пластичность перспективных высокопрочных сталей третьего поколения требует увеличения содержания легирующих элементов в металле. Это позволяет холодной штамповке сталей придавать им более сложные формы, сохраняя при этом пластичность материала, но приводит к повышенному износу формовочных штампов и увеличению пружинения.

Свариваемость также представляет собой проблему, поскольку на микроструктуру, создаваемую повышенным содержанием углерода и легирующих элементов в современных высокопрочных сталях, может негативно повлиять быстрый нагрев и охлаждение, связанные с процессом сварки.

Одной из целей продолжающейся разработки усовершенствованных высокопрочных сталей третьего поколения является снижение содержания легирующих элементов в высокопрочных сталях, чтобы снизить затраты, а также максимально увеличить прочность и пластичность и избежать охрупчивания.

Производственное партнерство, которое меняет представление о возможностях

Усовершенствованные высокопрочные стали могут хорошо подходить для повышения прочности на растяжение и долговечности различных деталей в различных отраслях промышленности. Достижения в области энергоэффективности и техники, вероятно, сделают следующее поколение передовых высокопрочных сталей еще более универсальным.

Fast Radius является предпочтительным партнером по производству, если вы хотите производить детали с использованием передовых высокопрочных сталей. Наша преданная команда дизайнеров и инженеров предоставляет производственные услуги по запросу с всесторонней поддержкой на протяжении всего жизненного цикла разработки продукта и производства. Мы тесно сотрудничаем с каждым из наших клиентов, чтобы гарантировать, что каждая деталь оптимизирована с точки зрения дизайна и технологичности, используя правильные процессы и методы для создания неизменно превосходных продуктов. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать работу.