1前言
按目前的形势来看,对汽车“耗油量”和“安全性”的要求越来越高。车身越轻则耗油量越低,实现车体所用钢板的高强度化或者说减薄是实现轻量化成为设计上的重要课题之一。而且,车在受冲击时的吸收能和抗弯力也与钢板的强度成正比,因此,为实现车体的轻量化与冲击安全性的兼备,钢板的高强度化成为关键点。然而,当钢板强度增加时,一般来说会导致延伸、扩孔性等变差,因此加工性优良的高强钢的开发十分盛行。本文重点介绍以提高加工性为目的的微观组织控制现状和今后需要解决的问题。
2汽车用高强钢板的微观组织控制
汽车用高强钢板因分别用于外板、车体骨架、行走系统等不同部位,所需的钢板厚度和特性各不相同。
一直以来,外板主要采用340MPa级的IF钢。IF钢从微观组织的角度而言,对造成二次加工脆化的因素——晶界偏析的控制尤为重要。添加了P、B的IF钢在进行退火时,初期B在晶界处优先偏析,二次加工脆性受到抑制;但如果退火时间延长,则发生P的偏析,从而产生二次加工脆性。图1所示为将这种情况用三维原子探针(3DAP)分析的结果,近年来通过与聚焦离子束(FIB)结合使用,也可以相对容易地观察到晶界偏析。
外板中车门、车顶等一部分外壳推进采用440MPa钢板。这种钢板是由铁素体与马氏体构成的双相(DP)组织,可实现低屈服化,因此即使是高强度化钢板,也不会发生平面应变。由于屈服强度与马氏体的体积分数有着密切关系,因此要求在退火工序对马氏体体积分数进行精确控制。
车体骨架广泛采用以DP钢为中心的590MPa级钢,近年来980MPa级的超高强钢被迅速推广,甚至有一部分已经使用1470MPa级的冷轧钢板。相对易于加工的部位通常采用DP钢,而近年来为了扩大高强钢的应用,比DP钢延展性更高的TRIP钢的开发十分活跃。为了提高DP钢、TRIP钢在延展性、扩孔性方面的平衡,开发出对马氏体、贝氏体等硬质第二相的体积分数以及硬度、尺寸等进行控制的技术。
汽车行走系统主要使用板厚较厚的热轧钢板。由于扩孔弯边加工较多,扩孔性尤为重要。如果存在硬质的第二相粒子,其与软质相的变形能差异会导致冲裁时发生空隙,引起扩孔性下降,因此,对于扩孔性而言,单一相的贝氏体及铁
素体比DP组织更为有利。行走系统用的高强钢板主要为440-590MPa级,近年来以铁素体单相组织为基础,通过将碳化物超细化实现的析出强化型780MPa级钢也被开发出来。另外,还有通过细化铁素体晶粒提高扩孔性等加工性能的方法。
3通过微观组织控制提高汽车用高强钢板加工性的可能
性
FE-TEM、三维原子探针(3DAP)、低加速度SEM等微观组织分析的手法近年来也有了很大发展。不仅如此,微量元素的验出灵敏度、定量分析精度等也在不断提高。通过利用这些分析技术,推进了对钢板制造工艺中微观组织变化的理解。
(孟群)