高強(qiáng)度鋼的案例
現(xiàn)代公司開發(fā)新型高強(qiáng)度控制臂用鋼
為了應(yīng)對(duì)環(huán)境及車輛安全的挑戰(zhàn)，汽車制造商正在不斷提升高強(qiáng)度輕量化材料在汽車車身及結(jié)構(gòu)件方面的應(yīng)用，這些材料包括鋁合金、錳合金以及先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）等。AHSS板材的抗拉強(qiáng)度在500到800MPa之間，因其與其他輕量化材料包括鋁合金和錳合金相比具有較低的成本而被認(rèn)為是用于底盤結(jié)構(gòu)件制造的一種潛在替代性材料。
一些大型汽車制造商在白車身和底盤結(jié)構(gòu)件上采用的抗拉強(qiáng)度超過590MPa的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼占所有鋼用量的比例甚至超過60%。
對(duì)大多數(shù)采用熱軋鋼板的底盤零部件來(lái)說，提高AHSS的用量才有望實(shí)現(xiàn)減重。比如說，大眾公司采用了抗拉強(qiáng)度為780MPa的熱軋鋼來(lái)制造最新款帕薩特和高爾夫車型的前下控制臂（FLCA）。
現(xiàn)代制鐵研究人員開發(fā)了抗拉強(qiáng)度為780MPa的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，具有較高的擴(kuò)孔率，并將其用于前下控制臂的制造。為了對(duì)材料的性能展開評(píng)估，現(xiàn)代制鐵與其供應(yīng)商一起對(duì)材料的可靠性和強(qiáng)度展開了分析。雙方做了一個(gè)前下控制臂樣品，并對(duì)其可靠性和強(qiáng)度展開了測(cè)試。據(jù)研究人員透露，兩個(gè)指標(biāo)都取得了令人滿意的結(jié)果。
高擴(kuò)孔鋼
一般來(lái)說，高擴(kuò)孔鋼的擴(kuò)孔率都比較高。舉列來(lái)說，540MPa級(jí)高擴(kuò)孔鋼的擴(kuò)孔率要高于95%，而590MPa和780MPa級(jí)鋼的擴(kuò)孔率分別為55%和85%。
單相顯微組織從理論上說是到目前為止對(duì)高擴(kuò)孔鋼來(lái)說一種最佳的組織。包含兩個(gè)相位的鋼顯微組織具有較高的擴(kuò)孔性能，這是因?yàn)閮蓚€(gè)相位組織之間的顯微硬度的相差較小。
現(xiàn)代制鐵所研發(fā)出的540/590MPa級(jí)高擴(kuò)孔鋼的原理為：在鐵素體基體中形成15%的貝氏體，這種組織結(jié)構(gòu)與其他雙相組織（比如鐵素體/貝氏體雙相鋼FB和孿晶誘導(dǎo)塑性鋼TWIP）相比在顯微硬度方面相差不大。
展開 高強(qiáng)度鋼\板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)Ⅰ.
高強(qiáng)度鋼\板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)Ⅰ.
板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)Ⅰ.PDF
板材成形新技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)Ⅱ.PDF
豐田下一代卡羅拉加大高強(qiáng)度鋼使用 提升隔音功能
據(jù)外媒報(bào)道，豐田（Toyota）近日宣布將修改其下一代2020款卡羅拉（Corolla）車型的碰撞保護(hù)設(shè)計(jì)，而且還會(huì)使用更多超高強(qiáng)度鋼。此外，該車還將搭載豐田主動(dòng)安全技術(shù)套裝2.0標(biāo)準(zhǔn)版（oyota Safety Sense 2.0 standard），升級(jí)高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)套裝等。今年3月份，豐田推出2019款卡羅拉掀背車，而且是第一款搭載豐田主動(dòng)安全技術(shù)套裝2.0的車型。
豐田表示，2020款卡羅拉車型將標(biāo)志著其轉(zhuǎn)向在公司新推出的TNGA車身平臺(tái)生產(chǎn)，2016年款普銳斯是第一款在該平臺(tái)上生產(chǎn)的車型。該高強(qiáng)度平臺(tái)通過增加超高強(qiáng)度鋼的使用以及應(yīng)用新結(jié)構(gòu)粘合劑技術(shù)，增強(qiáng)車身剛性，同時(shí)提高安全性。具體而言，2020年款卡羅拉比前代產(chǎn)品的抗扭剛度提高了60%。
豐田表示該車型具有“全新的多路前端結(jié)構(gòu)”，用于吸收正面碰撞沖擊力并分散碰撞能量，以防止汽車乘客艙變形。車門檻板、上腳踢板和后保險(xiǎn)杠都使用高強(qiáng)度鋼加固，儀表板、地板和車身底板隧道變厚，可在發(fā)生碰撞時(shí)分散碰撞能量。車門周圍有一個(gè)正八字形加固環(huán)形結(jié)構(gòu)，前后門配備了直徑更大的防撞梁，以幫助應(yīng)對(duì)側(cè)面碰撞事故。
豐田還表示，該車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)效率得以提高，并且廣泛采取了吸音材料（包括新雪麗棉、填隙材料、泡沫和消音 器），從而使動(dòng)力系統(tǒng)和道路噪音完全消失。TNGA結(jié)構(gòu)在車身面板間隙中采用了額外的填隙材料，以隔絕噪音滲透并提高空氣密封性能。如現(xiàn)在采用的地板消音墊不再是許多小元件，而是一大塊，而且車內(nèi)儀表板和車外擋泥板也變得更厚。
來(lái)源：蓋世汽車
展開 34CrNiMo6（1.6582），34Cr2Ni2Mo 低合金高強(qiáng)度鋼
34CrNiMo6是德標(biāo)低合金高強(qiáng)度鋼，德系項(xiàng)目較多采用，我國(guó)相同鋼號(hào)為34Cr2Ni2Mo。
納米級(jí)析出物與鋼的高強(qiáng)度化
另一方面，在馬氏體時(shí)效鋼和析出強(qiáng)化型不銹鋼等高合金鋼中，與合金碳化物析出的二次硬化相同，通過高溫回火處理析出納米級(jí)硬質(zhì)相Ni3Al、Ni3Ti、FeMo等，強(qiáng)度顯著提高。在最近高強(qiáng)鋼的研發(fā)項(xiàng)目中，除合金設(shè)計(jì)和鍛造/冷卻工藝控制的進(jìn)一步高強(qiáng)化以外，還進(jìn)行構(gòu)件內(nèi)部強(qiáng)度分布控制、微細(xì)組織和材質(zhì)預(yù)測(cè)模型的開發(fā)。最近，利用熱軋后卷取工序的鐵素體相變時(shí)發(fā)生的（Ti、Mo）C相界面析出的高強(qiáng)度、高延性低碳鐵素體薄鋼板也正在實(shí)用化。
在Fe-0.1%C-1.5%Mn鋼中添加0.3%V的合金VC相界面析出組織的，用TEM以觀察到相界面析出的特有的VC周期性點(diǎn)列狀分布。如果含有這種合金碳化物納米級(jí)析出的鐵素體鋼變形，碳化物成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙，就會(huì)獲得高的屈服強(qiáng)度。在中碳鋼S45C中添加0.1%-0.5%V的合金，在VC完全固溶的溫度下，奧氏體化后，在各種溫度恒溫相變，測(cè)定鋼硬度的結(jié)果。不含V的S45C鋼，從呈鐵素體+珠光體組織的700℃到貝氏體混存的500℃，相變溫度降低，硬度單調(diào)上升，但全貝氏體組織的450℃，與500℃相比，硬度下降。此外，由于添加V，鐵素體+珠光體組織的硬度上升，其上升量是V添加量越多越大。0.3%V鋼的硬度在600℃（873K）以上，明顯高于S45C鋼。但在開始生成貝氏體的580℃（853K）的低溫硬度則大大減少。添加V鋼不僅是初析鐵素體，而且在珠光體組織中的鐵素體層狀部位也發(fā)生VC相界面析出，有助于鋼的高強(qiáng)化。這一結(jié)果表明，為利用VC相界面析出實(shí)現(xiàn)鋼的高強(qiáng)化，在鐵素體/珠光體相變溫度區(qū)域盡可能低的溫度進(jìn)行相變處理是有效的方法。
— END —
展開 模具設(shè)計(jì)丨常用沖壓薄板材料的牌號(hào)及其含義，收藏備用
6
HC220Y
一 般 用或沖壓用
HC—高強(qiáng)度鋼(High-stength cold forming steel)；220—屈服強(qiáng)度下限值；Y—無(wú)間隙原子高強(qiáng)鋼（IF 鋼）
7
HC260Y
結(jié) 構(gòu) 用或一般用
HC—高強(qiáng)度鋼(High-stength cold forming steel)；260—屈服強(qiáng)度下限值；Y—無(wú)間隙原子高強(qiáng)鋼（IF 鋼）
8
HC180B
沖壓用
HC—高強(qiáng)度鋼(High-stength cold forming steel)；180—屈服強(qiáng)度下限值；B—烘烤硬化
9
HC220B
一 般 用
或沖壓用
HC—高強(qiáng)度鋼(High-stength cold forming steel)；
220—屈服強(qiáng)度下限值；B—烘烤硬化
10
HC260B
結(jié) 構(gòu) 用或一般用
HC—高強(qiáng)度鋼(High-stength cold forming steel)；260—屈服強(qiáng)度下限值；B—烘烤硬化
11
HC300B
結(jié)構(gòu)用
HC—高強(qiáng)度鋼(High-stength cold forming steel)；300—屈服強(qiáng)度下限值；B—烘烤硬化
說明：高強(qiáng)度冷成型用鋼牌號(hào)命名方法
ＨC ××× × Ｄ+×
ＨC 高強(qiáng)度冷成型用鋼
××× 屈服強(qiáng)度下限值
× -----由 B、P、
展開 【技術(shù)帖】新能源汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化輕量化關(guān)鍵工藝分析
1.1 高強(qiáng)度鋼應(yīng)用
高強(qiáng)度鋼根據(jù)鋼屈服強(qiáng)度不同，分為普通鋼強(qiáng)度鋼和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。在新能源汽車建造過程中，根據(jù)車身部位不同選擇合適的高強(qiáng)度鋼，提升高強(qiáng)度鋼應(yīng)用比例。這不僅能降低車身使用零件個(gè)數(shù)，還能降低車車身自量。其主要原因是因?yàn)?em>高強(qiáng)度鋼具有減薄鋼板作用，從而減輕車身質(zhì)量[2]。雖然減輕了汽車質(zhì)量，但是并未降低車輛行使安全性。由此可見，在新能源汽車建造中應(yīng)用高強(qiáng)度鋼是最佳材料。
1.2 鋁合金應(yīng)用
鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的有色金屬結(jié)構(gòu)材料。其具有密度低、強(qiáng)度高、塑造性好、良好導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，在工業(yè)使用中僅次于鋼。鋁合金按加工方法不同分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金能承受較大壓力，主要用于制造汽車零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱器、壓縮機(jī)機(jī)件等；鑄造鋁合金主要用于重力鑄造件、低壓鑄造件、特種鑄造件。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，特斯拉、馬自達(dá)等汽車已實(shí)現(xiàn)鋁合金全身覆蓋，并采用特殊工藝完成鋁合金與其他構(gòu)間的連接，其他車輛白車身也逐漸應(yīng)用鋁合金材料，其中包括頂蓋橫梁、活塞、離合器殼、車輪等[3]。由此可見，在汽車行業(yè)發(fā)展中，將應(yīng)用到越來(lái)越多的鋁合金材料，且鋁合金材料也是汽車輕量化重要使用材料之一。
1.3 熱塑性材料和復(fù)合材料應(yīng)用
熱塑性材料是指具有加熱軟化、冷卻硬化作用，主要用于制造汽車排氣管。目前，很多大型汽車放置行李箱門也多采用熱塑性材料。熱塑性材料相較于其他材料，具有操作工藝簡(jiǎn)單、成本低、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料是指在生產(chǎn)制造汽車時(shí)，使用多種材料[4]。在汽車制造中，根據(jù)不同部位性能，使用多種材料。在復(fù)合材料中碳纖維復(fù)合具有較好物理特性：質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐熱性好、易操作等特點(diǎn)，已經(jīng)成為較為理想的汽車建造材料。據(jù)研究顯示，制造汽車過程中應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料，至少減輕車身整體質(zhì)量的40%-60%。
展開 技術(shù) | 新材料和激光焊接技術(shù)在汽車的應(yīng)用情況解析
鎂合金和QP980高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用：
車身輕量化一直以來(lái)是各大汽車廠家科研項(xiàng)目中最不可或缺的部分，研究輕量化的主要目的就是為了降低油耗，并提升操控性。要知道相關(guān)政策已經(jīng)說得很清楚了，計(jì)劃到2020年，乘用車行業(yè)燃油限值要從2015年的6.9L/100km降至5.0L/100km，如果無(wú)法按時(shí)完成目標(biāo)，隨之而來(lái)的是一系列嚴(yán)厲的處罰措施。
燃油限值對(duì)于上汽通用來(lái)說更像是一條懸在頭頂?shù)募湘i。在2016年7月13日，工信部公示了2015年度乘用車企業(yè)平均燃料消耗量情況，共有31家企業(yè)未達(dá)標(biāo)，其中上汽通用榜上有名。那么輕量化真的能帶來(lái)突飛猛進(jìn)的效果嗎？那是當(dāng)然！根據(jù)研究顯示，理論上只要車身重量每減輕10%，油耗就可降低7%左右，研究輕量化自然是目前最有效的方法之一。目前通用公布了兩種新材料的使用方案，其一是鎂合金，另一種是第三代高強(qiáng)度鋼。
很多人都知道如今在輕量化道路上，多數(shù)廠家已經(jīng)開始廣泛使用鋁合金了，諸如奧迪、捷豹等品牌都已經(jīng)在旗下不少高端車型上使用了鋁合金車身，當(dāng)然還有一些超跑品牌使用碳纖維材料直接取代金屬，這種不計(jì)成本的做法顯然不是大多數(shù)車企愿意采用的，畢竟我們?nèi)粘Ｙ?gòu)買的車輛還要考慮價(jià)格等方面的要求。
通用現(xiàn)已逐步開始使用鎂合金來(lái)制造車身部件，據(jù)透露，同樣的部件，鎂合金比鋁合金輕了33%，比傳統(tǒng)鋼材輕了75%，目前該合金材料已經(jīng)應(yīng)用在凱迪拉克CT6的后備廂蓋內(nèi)板上了，相比傳統(tǒng)鋁合金內(nèi)板還要輕2公斤，減重效果還是挺明顯的。
首次在樂風(fēng)RV上使用的QP980第三代高強(qiáng)度鋼是通用、泛亞、寶鋼和同濟(jì)四家聯(lián)合開發(fā)的產(chǎn)品，相比通用曾使用過的第一代高強(qiáng)度鋼而言輕了20%，而強(qiáng)度則保持著與第一代產(chǎn)品基本相同的水準(zhǔn)。
展開 汽車輕量化關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
目前，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化主要有三種途徑：⑴結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使部件薄壁化、中空化、小型化或復(fù)合化；⑵新材料的使用，如高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂合金及一些非金屬材料的使用；⑶工藝的改進(jìn)，主要包括成形技術(shù)和連接技術(shù)。
輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
從車身結(jié)構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)輕量化，主要有整體車身的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)、尺寸形狀再優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化為基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)函數(shù)的宏觀優(yōu)化，尺寸形狀再優(yōu)化和材料布局優(yōu)化則為局部的調(diào)整細(xì)化。
拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)是在給定的空間范圍內(nèi)，通過不停地迭代，重新規(guī)劃材料的分布和連接方式，將車身整體中的冗余部分去掉，使部分零部件薄壁化、中空化，完成宏觀層面的拓?fù)鋬?yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化是數(shù)學(xué)運(yùn)算方法和有限元分析的有效結(jié)合。
尺寸形狀優(yōu)化是在確定了車身結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料分布的前提下展開的，主要對(duì)各個(gè)桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行橫截面積、幾何尺寸以及節(jié)點(diǎn)位置尋求最優(yōu)解，在達(dá)到保證基本剛度要求的前提下車身重量最小。尺寸優(yōu)化是建立在數(shù)學(xué)模型之上得到的最優(yōu)解，可作為拓?fù)鋬?yōu)化的進(jìn)一步完善和提高。
輕量化材料的使用
輕質(zhì)新材料的應(yīng)用是汽車實(shí)現(xiàn)輕量化的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)輕量化，世界各大汽車生產(chǎn)商和材料生產(chǎn)廠家一直致力于輕量化材料的研發(fā)，輕量化材料應(yīng)用的多少已經(jīng)成為衡量汽車生產(chǎn)技術(shù)和新材料開發(fā)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。目前用于汽車輕量化的新材料主要分為金屬材料和非金屬材料。
金屬材料
金屬材料主要是高強(qiáng)度鋼和輕質(zhì)合金。使用高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金，車體重量可分別減輕15%～25%、40%～50%和55%～60%。目前，高強(qiáng)度鋼主要被應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件、安全件、前后保險(xiǎn)杠等部位；鋁合金主要應(yīng)用在車身結(jié)構(gòu)材料的替換上；鎂合金主要應(yīng)用在零部件上，其中包括殼體類與支架類零部件。
高強(qiáng)度鋼具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、成本低等特點(diǎn)，有助于汽車的輕量化，而且能夠提高安全性。所以，汽車用高強(qiáng)度鋼已成為頗具競(jìng)爭(zhēng)性的輕量化材料。
展開 【材料課堂】疲勞強(qiáng)度的影響因素
此時(shí)應(yīng)力集中系數(shù)就無(wú)法真實(shí)地反映缺口對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。因此常用疲勞缺口系數(shù)Kf（fatigue notch factor，過去又被稱為有效應(yīng)力集中系數(shù)）來(lái)更直接地反映疲勞強(qiáng)度的真實(shí)的降低程度。
這里，σw0，σw分別為無(wú)缺口光滑試樣和缺口試樣的疲勞極限。
圖14-4為鋼的應(yīng)力集中系數(shù)Kt與疲勞缺口系數(shù)Kf之間的關(guān)系。由圖可見，對(duì)于低中碳鋼，在應(yīng)力集中系數(shù)小于2～2.5時(shí)Kt與Kf基本相同，但當(dāng)超過此數(shù)值時(shí)，Kf的增長(zhǎng)速度明顯變慢。而對(duì)于高碳鋼等強(qiáng)度比較高的鋼，Kf隨Kt線性遞增的關(guān)系保持很長(zhǎng)的范圍。由此可知，高強(qiáng)度鋼的疲勞強(qiáng)度對(duì)缺口的敏感性高而低中強(qiáng)度鋼的疲勞強(qiáng)度對(duì)缺口的敏感性較低。
一般情況下，Kf＜Kt，但對(duì)于高碳鋼尖銳缺口，還有可能存在Kt＞Kf的現(xiàn)象。對(duì)于螺栓類零件也存在這種現(xiàn)象，有時(shí)出現(xiàn)Kt為約4左右而Kf為8～10的情況。這主要是因?yàn)槊總€(gè)螺紋所分擔(dān)的載荷不均甚至載荷幾種在某扣螺紋上所致。
對(duì)于光滑材料，通過表面淬火、表面滲碳、表面氮化等表面熱處理可以有效地提高其疲勞強(qiáng)度。但是對(duì)于缺口材料，這些方法可能變的沒有效果甚至使疲勞強(qiáng)度反而降低。這是因?yàn)橥ㄟ^熱處理使其表面強(qiáng)度提高的同時(shí)，使缺口敏感性也變高的緣故。
圖14-5為高強(qiáng)度鋼和塑性較好的低強(qiáng)度鋼的缺口材料的疲勞強(qiáng)度隨應(yīng)力集中程度的增加而變化的情況。在應(yīng)力集中Kt較小的范圍內(nèi)，高強(qiáng)度鋼的疲勞強(qiáng)度明顯比低強(qiáng)度鋼的高。但隨著應(yīng)力集中系數(shù)的增加，高強(qiáng)度鋼的疲勞強(qiáng)度的降低速度明顯大于低強(qiáng)度鋼者，以致于高強(qiáng)度鋼的疲勞強(qiáng)度與低強(qiáng)度鋼的疲勞強(qiáng)度相差無(wú)幾。
對(duì)于焊接構(gòu)件，由于焊接熱影響區(qū)在許多情況下恰好處于結(jié)構(gòu)性缺口部位或在其附近，加之焊接缺陷、焊接殘余拉應(yīng)力的作用等，使得疲勞強(qiáng)度可能大幅下降幾倍甚至十幾倍。
展開 汽車輕量化材料及連接技術(shù)現(xiàn)狀分析
1 輕量化材料
目前，汽車車身輕量化材料主要有高強(qiáng)度鋼、鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)高強(qiáng)材料，其中，高強(qiáng)度鋼是性價(jià)比最好、最具吸引力的材質(zhì)。
1.1 高強(qiáng)度高
高強(qiáng)度鋼分為普通高強(qiáng)度鋼（高強(qiáng)度 IF 鋼（HSIF）、烘烤硬化鋼（BH）、冷軋各向同性鋼（IS）、冷軋高強(qiáng)度含 P 鋼和高強(qiáng)度低合金鋼（HSLA））和先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（復(fù)相鋼（CP）、雙相鋼（DP）、相變誘發(fā)塑性鋼（TRIP）和孿生誘發(fā)塑性鋼（TWIP））。車身設(shè)計(jì)師可根據(jù)板制零件受力情況和形狀復(fù)雜程度來(lái)選擇鋼板品種。采用高強(qiáng)度鋼板可以增加車身強(qiáng)度，減輕車身重量。高強(qiáng)度鋼板主要用于車身上受力較大的結(jié)構(gòu)和與安全相關(guān)的結(jié)構(gòu)中，如車身前后碰撞橫梁、A 柱、B 柱、車門防撞橫梁、發(fā)動(dòng)機(jī)艙邊梁和一些車身連接板、安裝板和加強(qiáng)件等。由于高強(qiáng)度鋼板材料比較貴，且對(duì)模具的使用壽命有影響，所以經(jīng)濟(jì)型車采用高強(qiáng)度鋼板比較少，豪華轎車采用的比較多。高強(qiáng)度鋼具有高強(qiáng)度、成本低、制造技術(shù)成熟、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在減重、節(jié)能、提高安全性、降低排放發(fā)面應(yīng)用前景良好。但存在冷沖壓時(shí)存在回彈大、成形性較差、焊接件的氫脆敏感性的缺點(diǎn)。
圖 1 高強(qiáng)度鋼分類示意圖
2018 歐洲車身會(huì)議參展車型包含了卡車、皮卡、越野車等非常規(guī)車型，在材料應(yīng)用方面，大多數(shù)車型車身采用鋼材，斯堪尼亞的 NTG 卡車、鈴木雨燕為全鋼車身，通用 GMC 的皮卡、吉普牧馬人為鋼鋁混合車身（四門兩蓋為鋁），捷豹為全鋁車身。
表 1 2018 歐洲車身會(huì)議參展車型的用鋼量
1.2 鋁合金
鋁合金已成為僅次于鋼材的汽車用金屬材料，能夠?yàn)槠囂峁└鞣N鋁合金鑄件、沖壓結(jié)構(gòu)件和擠壓的鋁型材。
展開 
一種新型高強(qiáng)度低溫?zé)岢尚?em>鋼
對(duì)于馬氏體鋼，強(qiáng)度是由原始奧氏體顆粒中三個(gè)子結(jié)構(gòu)的尺寸決定的，因此，退火溫度是與材料熱沖壓應(yīng)用有關(guān)的關(guān)鍵因素。它可以總結(jié)在曲線中，較高的退火溫度的樣品似乎遇到了強(qiáng)度的下降。
4. Conclusions
從本文中得出的主要結(jié)論如下： 當(dāng)罩退溫度在570-630C之間時(shí)，低溫?zé)岢尚魏蟮?em>鋼的抗拉強(qiáng)度超過1400MPa。然而，當(dāng)罩式退火溫度超過690C時(shí)，低溫?zé)岢尚?em>鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低到1300MPa左右。 隨著浴退火溫度的升高，板條馬氏體的比例和奧氏體粒徑增大。先驗(yàn)奧氏體的平均粒度由5.9μm增加到9.6μm。較高的退火溫度的樣品似乎遇到了強(qiáng)度的下降。
References
1. Z. Q. Zhang, C. H. Liu, S. F. Meng, X. J Li and X. H. Zhao, Investigation of Heat Transfer in Hot Stamping of Boron Steel, Metall. Mater. Trans. B. 47, 824(2016).
2. S.Q. Zhang, D. Feng, Y. H. Huang, S. Z. Wei, H. Mohrbacher and Y.
展開 下一代汽車制造材料和工藝
典型的抗拉強(qiáng)度等級(jí)為250 - 550 MPa。
高強(qiáng)度低合金（HSLA）：HLSA是碳錳鋼，添加了諸如鈦、釩或鈮的微合金元素。它們具有高達(dá)800 MPa的抗拉強(qiáng)度，并且仍可以壓制成形。
高級(jí)高強(qiáng)度鋼（AHSS）：高級(jí)高強(qiáng)度鋼的屈服強(qiáng)度通常超過550 MPa。它們是由多種金屬制成的復(fù)合材料，然后在整個(gè)制造過程中進(jìn)行加熱和冷卻，以滿足零件的規(guī)格。
超高強(qiáng)度鋼（UHSS）：這些鋼具有與高強(qiáng)度鋼相似的性能，但強(qiáng)度水平至少為780MPa。
Boron/Martensite：Martensite是最堅(jiān)硬、最堅(jiān)固的鋼材，但變形性也最差。它與Boron具有相同的性能，Boron的抗拉強(qiáng)度約為1200至1800 MPa。這些通常與較軟的鋼結(jié)合形成復(fù)合材料。
鋁5000/6000（AL 5000/6000）：5000系列鋁與鎂形成合金。6000系列鋁中含有硅和鎂，形成硅化鎂，使鋁合金可以進(jìn)行熱處理。
鎂：鎂由于重量輕而成為一種有吸引力的汽車用材料。當(dāng)合金化時(shí)，鎂具有所有結(jié)構(gòu)金屬中最高的強(qiáng)度重量比。
碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）：CFRP是一種非常堅(jiān)固的輕質(zhì)塑料，其中包含碳纖維以提高強(qiáng)度。它們的生產(chǎn)成本很高，但是隨著成本的降低，它們?cè)谖磥?lái)的汽車行業(yè)中的需求將不斷增長(zhǎng)。
圖片來(lái)源：汽車研究–汽車技術(shù)路線圖（2017）
如上所述，車輛的組成正在迅速變化并變得異常多樣化。
汽車零部件制造的創(chuàng)新方法
冷彎成型鋼仍是制造汽車零件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但正如上面的創(chuàng)新材料所述，高強(qiáng)度材料才是未來(lái)的發(fā)展方向。高強(qiáng)度鋼很難冷成形，這導(dǎo)致了最近熱成形/沖壓技術(shù)的興起，可以開發(fā)出更強(qiáng)、更薄、更輕的部件。
展開 下一代汽車制造材料和工藝
毫無(wú)意外的是，研究發(fā)現(xiàn)目前的車輛主要是鋼結(jié)構(gòu)，還有一些用的是鋁。車輛框架，包括底板、門、車頂，車身側(cè)板和擋泥板通常都由鋼制成。因?yàn)檫@些部件對(duì)駕駛員的安全最重要，所以很難用其他材料替換掉。用于汽車引擎蓋、天窗、保險(xiǎn)杠或發(fā)動(dòng)機(jī)架等其他不那么重要的部件的材料經(jīng)常被用來(lái)做實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗鼈冇锌赡軠p少整體車重。
今天和在可預(yù)見的未來(lái)，
最常用的汽車材料包括：
· 輕鋼：輕鋼易成型，這使其成為使用冷沖壓和其他過時(shí)制造工藝的汽車零部件制造商的首選。它們的最大拉伸強(qiáng)度為270MPa。
· 高強(qiáng)度鋼(HSS)：高強(qiáng)度鋼使用的是傳統(tǒng)鋼材并在烘烤過程中去除碳。這意味著它們可以形成較軟的鋼，然后被烘烤成較硬的金屬。其典型抗拉強(qiáng)度等級(jí)為250到550MPa之間。
· 高強(qiáng)度低合金(HSLA)：HLSAs是通過添加鈦、釩或鈮等微合金元素進(jìn)行強(qiáng)化的碳錳鋼。它們的抗拉強(qiáng)度高達(dá)800MPa，并且依然可以被壓制成形。
· 先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼(AHSS)：先進(jìn)的高強(qiáng)度鋼屈服強(qiáng)度一般超過550MPa。它們是由多種金屬制成的復(fù)合材料，然后在整個(gè)制造過程中加熱并冷卻以符合零件的規(guī)格。
· 超高強(qiáng)度鋼(UHSS)：這些鋼的性能與AHSS相似，但其強(qiáng)度等級(jí)至少保持在780MPa。
·硼/馬氏體：馬氏體是最堅(jiān)硬和最結(jié)實(shí)的鋼，同時(shí)也是最不易形成的。它與硼具有相同的特性，硼的抗拉強(qiáng)度約為1200至1800MPa。它們通常會(huì)與軟鋼結(jié)合形成復(fù)合材料。
· 鋁5000/6000(AL 5000/6000)：5000系列鋁與鎂合金。6000系列鋁含有硅和鎂，它們會(huì)形成鎂硅化物并讓鋁合金可以進(jìn)行熱處理。
· 鎂：由于重量較輕，鎂成為了汽車行業(yè)很有吸引力的材料。合金化后，鎂具有所有結(jié)構(gòu)金屬中最高的強(qiáng)度重量比。
展開 不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)精細(xì)化有限元分析
引言
本文目的是通過對(duì)不銹鋼梁柱高強(qiáng)螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)化有限元分析，以確定該節(jié)點(diǎn)破壞機(jī)制、延性以及抗震性能。為此，本文對(duì)單調(diào)和循環(huán)荷載下不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行真實(shí)精細(xì)化數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比來(lái)驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性，在此基礎(chǔ)上分析不銹鋼材料非線性、梁翼緣厚度、不銹鋼高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力和不銹鋼抗滑移系數(shù)對(duì)該節(jié)點(diǎn)破壞機(jī)制、承載力、延性以及抗震性能的影響，為合理設(shè)計(jì)不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)提供依據(jù)。
2. 不銹鋼梁柱高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接節(jié)點(diǎn)精細(xì)化有限元模型建立
如表1所示，節(jié)點(diǎn)中柱尺寸均為450×250×16×12，有效長(zhǎng)度為2.3m，梁尺寸有400×150×12×8（JW-1、JC-1和JC-3）和400×150×14×8（JC-2），有效長(zhǎng)度為1.65m，其它尺寸見圖1。節(jié)點(diǎn)所用不銹鋼以及不銹鋼螺栓和不銹鋼鉚釘?shù)恼鎸?shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線通過試驗(yàn)得到的名義應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得到，其主要材料參數(shù)見表2和3，泊松比均為0.3，鋼材本構(gòu)在單調(diào)加載和循環(huán)加載下分別采用等向強(qiáng)化模型和雙線性隨動(dòng)強(qiáng)化模型，屈服準(zhǔn)則采用Von Mises準(zhǔn)則。柱端施加500kN軸力，其軸壓比為0.13，柱腳固定約束。梁端平面外約束，梁端單調(diào)位移加載（JW-1）或循環(huán)位移加載（JC-1、JC-2和JC-3），循環(huán)加載方式見圖2。不銹鋼的抗滑移系數(shù)設(shè)定為0.4，不銹鋼高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力為170kN，不銹鋼環(huán)槽鉚釘預(yù)緊力為205.6kN，不考慮焊縫的影響。
本章選用abaqus有限元軟件進(jìn)行建模分析，螺栓或鉚釘單元為實(shí)體單元C3D8R，其余均選擇abaqus2019新開發(fā)的實(shí)體殼單元CSS8，具體有限元模型見圖3。連接板件之間的接觸和螺栓與連接板件之間的接觸選擇有限滑移的面-面接觸以保持較大的滑移。
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