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專用汽車廠家介紹汽車用鋼材
用鋼造汽車對於現代人來說是最基本的常識,但是很多人對車用鋼的理解還停留在低碳鋼的階段。其實雖然同為鋼材,如今的車用已經不能和幾十年前的車用鋼同日而語。近幾十年對車用鋼的研究一直大步向前,車用鋼板越來越薄,鋼材強度和耐腐蝕性能大幅提高。許多鋼鐵企業為了應對新材料的衝擊正積極和汽車企業合作開發能夠與鋁合金、塑料、碳纖維複合材料抗衡的輕量化高強度鋼。
但是在混雜的汽車市場,現在很多企業都說自己用了“高強度鋼”,其實什麽級別的鋼算“高強度鋼”沒有一個準確定義,它的指標是隨鋼材強度提升過程增長的。其實就類似於如今車型名稱裏的“新”,什麽“新XX車型”、“全新XX車型”、“新一代XX車型”都是相對於上一代說的。於是企業市場部繼續發揮混淆視聽大放煙幕彈,隻要是300Mp級別以上的都叫“高強度鋼”。都叫“高強度鋼”的鋼材可能強度差出一倍。
汽車用鋼的強度等級
現代汽車的車身都是由不同強度的鋼板拚焊在一起的,不同強度等級的鋼板用於受力環境不同的位置,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“高強度鋼”,但是有底氣公布車身各部位鋼材強度圖的卻沒多少,有的廠家就算公布了車身強度圖,也隻是示意了不同強度鋼材用在了不同位置,並沒有標示鋼材的具體強度數值。另一些品牌實力雄厚的企業更是不屑於公布這些數據。
解釋一些名詞:日本人和韓國人管高強度鋼叫做高張力鋼。Mp(兆帕)是強度單位,1Mp的強度相當於在1平方厘米(指甲蓋那麽大)的麵積上施加10kg(倆西瓜)的力而該受力材料不變形。
通過公布的車身強度圖來看,其實最高強度的鋼用量並不多,隻是用在了防撞梁和一些加強部位上,車身大部分結構鋼的強度並不高。這是以受力情況不同為根據的設計,,畢竟高強度鋼的價格不菲,而且不易加工。
因此,在看廠商宣傳資料時看到“我們的車身采用了1000Mp級別高強度鋼製造”這種宣傳語時不要誤以為全車都是用這種鋼造的,實際上可能隻有四門防撞梁那幾根杆達到了這個強度級別。
利於衝壓的新型鋼材
材料強度上去了帶來的問題是難以加工。一般轎車都是采用衝壓的方法製造,即用模具擠壓材料成型,類似於玩培樂多彩泥。現在車用鋼板強度高了就對衝壓工藝要求更高,而且現在深衝部件很多,材料容易出現裂紋和折皺。
上圖中的部件就是衝壓不合格谈球吧-体育赛事,鋼板未能按要求延展成型。邊角位置是衝壓最容易出現死角的位置,一般撕裂和折皺都會出現在該位置。
同時也說明鋼板在被衝壓時總是會有拉伸,和模具的摩擦等問題。這些都會造成衝壓成型的零件因內部應力或者表麵損傷而存在缺陷。
所以生產廠家都會研究衝壓時鋼板的內部應力情況,盡量消除內部積累的應力。同時對於大麵積衝壓件的厚度研究可以知道鋼板那些部位拉伸比較嚴重,多大衝深可以保證鋼板不撕裂。
為了根本上解決高強度鋼的衝壓問題,一種新型鋼材正在被應用於汽車車身的生產。這種鋼材的基質是比較柔軟韌性好的鐵素體,其中鑲嵌了硬度好的馬氏體。在衝壓時比較容易成型,成型後的材料又具有相當的強度。
汽車用鋼的耐腐蝕性
目前汽車用鋼屬於低合金鋼範疇,這是鋼材中的一個分支,這種鋼材中大部分是鐵元素,隻有少量的合金元素,例如:碳、矽、磷、銅、錳、鉻、鎳等,這些合金元素含量不超過2.5%。
低合金鋼具有優秀的加工性能和強度表現,同時它還具有良好的耐腐蝕性。一般的低碳鋼在自然環境中會生成棕紅色的氧化層,這些氧化層非常酥鬆,也就是我們常說的鐵鏽。而低合金鋼在自然環境中會生成褐色的致密氧化層,緊緊附著在鋼表麵,起到隔絕內部鋼繼續被外界侵蝕的作用。這種防鏽機理有些類似於鋁合金、鋅合金,隻是低合金鋼鏽層變成穩定的保護性鏽層往往需要幾年的時間,鏽層的顏色從淺黃到褐色,而鋁合金生成保護性鏽層隻需一瞬。由於這種特性,低合金鋼又可稱耐候鋼(耐氣候腐蝕鋼)。耐候鋼通常用來製作車輛、船舶、橋梁、集裝箱等,而且都會在其表麵用油漆塗裝。但是在建築裝飾領域則傾向於裸露使用耐候鋼,因為耐候鋼裸露使用也不會出現鏽穿問題,而且它自身產生的褐色鏽層能夠產生一種獨特的藝術效果,所以一些特殊建築常用耐候鋼板焊接起來做外立麵使用。至於汽車,目前很多廠商都越來越少的使用底盤橡膠噴塗,即民間常說的“底盤裝甲”。很多新車底盤直接外露鋼板,鋼板表麵隻有原廠底漆和與外觀同色的色漆。說明出廠時這些車輛隻經過電泳鍍底漆和色漆噴塗工序。隻有前輪後麵的濺射區會有薄薄一層的軟性橡膠塗層,這些塗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自身谈球吧-体育赛事耐腐蝕能力的信心。
觀察車輛懸掛和底盤,隻要是鋼製懸掛零件都會出現圖中的情況,屬正常現象,車主完全不用擔心。相對於底盤懸掛這些看不見的部分,外觀件的處理就精細多了,所以電鍍、底漆、多層油漆主要是出於美觀需求的考慮。另外一個實例是集裝箱,使用耐候鋼製造的集裝箱也沒有汽車這麽複雜的鍍鋅、電泳底漆、多層噴塗表漆等等,在其生命周期中每天都要經曆海風、海水、鹽霧的腐蝕,使用環境比汽車惡劣的多,這些集裝箱使用十幾年也都不成問題,很多集裝箱十幾年後經過翻新還能繼續用。
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。幾年前就有某剛起家的自主品牌用低碳鋼造車,造成底盤兩年鏽穿的事。
汽車用鋼的未來
目前車用鋼板的厚度已經降到了0.6mm,我認為這已經到了鋼板厚度的極限,鋼板再薄就算其自身強度再高也失去了很多材料本身的結構穩定性。現在車用鋼板受到新材料的挑戰越來越大。鐵的原子量決定了其密度無法改變,通過減薄減重的道路似乎也走到了盡頭。現在鋁合金正逐漸在高端車上發揚光大,全鋁的SUV,用鋁做車頭結構的5係和A6都在預示這一點。麵對新材料的圍追堵截,鋼鐵還能在汽車上用多久令人生疑。不過鑒於目前仍然是商業社會,所有事情商人說了算,鋼鐵企業經過百年積累都實力雄厚,因金錢關係而阻礙新技術推進的例子也並不少見。隻要有足夠的喘息機會,鋼鐵企業也可以順利轉型為新材料綜合企業,或者收購比較成熟的新材料業務。