日本新日鐵公司。目前,新日鐵公司通過冶金學(xué)、分析技術(shù)、數(shù)值解析及應(yīng)用數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科來支撐冷軋汽車板開發(fā)。隨著鋼板強(qiáng)度的提高,沖壓成形性及焊接性能會(huì)有所下降。為了抑制這一現(xiàn)象,新日鐵通過微觀組織的控制來提高材料強(qiáng)度,同時(shí)還重視通過加工模式來改善材料的加工成形性。具體的表現(xiàn)方式有:
(1)當(dāng)關(guān)注產(chǎn)品整體延伸率時(shí),通過添加有利于鐵素體組織生成的元素以及對(duì)連退設(shè)備的退火溫度模式進(jìn)行優(yōu)化,開發(fā)在軟質(zhì)鐵素體基體組織上分布著通過淬火得到的硬質(zhì)馬氏體組織的產(chǎn)品。
(2)當(dāng)關(guān)注產(chǎn)品擴(kuò)孔性時(shí),采用較低碳含量設(shè)計(jì),同時(shí)抑制較硬的粗大碳化物生成,得到均勻單一的組織結(jié)構(gòu)來保證產(chǎn)品擴(kuò)孔性能和彎曲加工性能。
(3)當(dāng)需要產(chǎn)品具有整體延伸性能和擴(kuò)孔性能相平衡時(shí),通過降低硬質(zhì)相和軟質(zhì)相的硬度差來確保復(fù)相組織整體延伸性。
新日鐵冷軋DP鋼覆蓋了490MPa—1270MPa的7個(gè)級(jí)別,其中開發(fā)了DP490、DP540、DP590、DP780、DP980和DP1180共6個(gè)級(jí)別的電鍍鋅產(chǎn)品和DP590、DP780、DP980共3個(gè)級(jí)別的熱鍍鋅產(chǎn)品。在熱鍍鋅DP鋼中,有約70%為合金化熱鍍鋅產(chǎn)品。采用超高強(qiáng)鋼專用生產(chǎn)線,新日鐵還開發(fā)了DP1180。研發(fā)的TRIP鋼強(qiáng)度級(jí)別為590MPa、690MPa和780MPa,其中,60%以上為合金化熱鍍鋅產(chǎn)品。
日本JFE公司。為了制造高強(qiáng)度鋼板,JFE新建了專門的連續(xù)退火裝備用于開發(fā)高強(qiáng)鋼板,這些產(chǎn)品應(yīng)用在前后保險(xiǎn)杠部件R/F、車門防撞梁、座椅框架等部件。
為適應(yīng)汽車減量化的需求,JFE公司采用低合金成分設(shè)計(jì)方案和具有水淬方式的連續(xù)退火產(chǎn)線(JFE—WQ—CAL)研發(fā)出了抗拉強(qiáng)度在780MPa—1470MPa的高強(qiáng)度冷軋汽車板產(chǎn)品。開發(fā)的水淬工藝是從高溫開始用噴流水連續(xù)進(jìn)行淬火,具有1000℃/s的高冷速,在板幅方向具有冷速均勻的優(yōu)點(diǎn)。通過優(yōu)化水淬溫度和加熱回火溫度可以在很大范圍內(nèi)調(diào)整硬質(zhì)第二相的體積分?jǐn)?shù)和硬度,開發(fā)的雙相鋼具有大范圍的強(qiáng)度變化值。
應(yīng)對(duì)車體成形性能要求的產(chǎn)品開發(fā)。對(duì)于強(qiáng)度在590MPa的冷軋汽車板,JFE根據(jù)成形需求開發(fā)了相應(yīng)產(chǎn)品,并根據(jù)加工方法以及所使用部件形狀來設(shè)計(jì)鋼板的性能。例如,對(duì)以中間柱為代表的沖壓成形部件,主要要求具有擴(kuò)張成形性,應(yīng)該開發(fā)延伸率較高的鋼板。前防撞梁要求具有擴(kuò)張成形和法蘭特性的復(fù)合要求,開發(fā)了延伸性能和法蘭性能兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品。
對(duì)于980MPa及以上的超高強(qiáng)產(chǎn)品,JFE采用以彎曲加工為主的成形工藝,即使在嚴(yán)酷彎曲加工條件下也能防止鋼板表面發(fā)生龜裂。
開發(fā)具有耐延遲破壞特性的產(chǎn)品。由于鋼中氫的侵入引起了產(chǎn)品脆化,JFE針對(duì)1180MPa級(jí)高強(qiáng)鋼制定了耐延遲破壞三元圖譜。因?yàn)檠舆t破壞都在負(fù)載應(yīng)力、塑性應(yīng)變和氫侵入的較高條件下發(fā)生,根據(jù)三元圖譜的范圍,可以定量的評(píng)價(jià)延遲破壞發(fā)生的危險(xiǎn)性,確定鋼板發(fā)生延遲破壞的區(qū)域。JFE通過這個(gè)手段為后續(xù)產(chǎn)品的零件設(shè)計(jì)提供耐延遲破壞標(biāo)準(zhǔn)。
目前,JFE能提供規(guī)格齊全并且具有良好的成形性、表面質(zhì)量和尺寸精度的冷軋產(chǎn)品,產(chǎn)品厚度范圍為0.2mm—3.2mm。
韓國浦項(xiàng)集團(tuán)。浦項(xiàng)在2002年將汽車用鋼定位為戰(zhàn)略產(chǎn)品,為了保障冷軋汽車板的研發(fā)能力,浦項(xiàng)在兩個(gè)制鐵所不斷提升汽車板產(chǎn)線保障能力。其在汽車板產(chǎn)品研發(fā)突出超輕型高強(qiáng)度汽車用鋼和強(qiáng)化鍍層質(zhì)量技術(shù),具體包括以下兩點(diǎn):
(1)研發(fā)超輕型高強(qiáng)度汽車用鋼減輕汽車重量。浦項(xiàng)對(duì)于汽車用鋼的研發(fā)重點(diǎn)已經(jīng)由片面追求高強(qiáng)度轉(zhuǎn)向高強(qiáng)度與輕量型兼?zhèn)洹MǔF嚳傊亓繙p輕10%會(huì)使CO2排放量減少5%—8%。浦項(xiàng)研發(fā)的高強(qiáng)度汽車用鋼板抗拉強(qiáng)度大于590MPa,而厚度比中等強(qiáng)度鋼板還薄。浦項(xiàng)鋼鐵公司開發(fā)的超輕型高強(qiáng)度汽車用鋼新產(chǎn)品主要有:汽車立柱1470MPa級(jí)超高強(qiáng)度TWIP鋼,可減輕車體重量;汽車加固梁用980MPa級(jí)冷軋DP鋼,產(chǎn)品具有極好的延展性和成形性。
(2)突出鍍層質(zhì)量技術(shù)開發(fā)。熱沖壓成形鋼表面需要鍍鋅,但是鋅基涂層在熱沖壓過程中容易氧化和蒸發(fā),并且發(fā)生斷裂。浦項(xiàng)正在研發(fā)新的含Zn涂層技術(shù)使得在加熱過程中能夠形成穩(wěn)定的Fe—Zn鍍層,合金層中富Zn的區(qū)域很小,形成的涂層在熱沖壓過程中不會(huì)出現(xiàn)液態(tài)金屬脆性敏感問題,而防止沖壓裂紋。
目前,浦項(xiàng)可以提供從DP490—DP980這五個(gè)級(jí)別的冷軋和鍍鋅雙相鋼,成形性能優(yōu)良的TRIP780和980鋼。冷軋CP1180和CP1470也已經(jīng)商業(yè)化。
同時(shí),浦項(xiàng)在孿晶誘導(dǎo)塑性鋼TWIP鋼產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域走在世界前列。浦項(xiàng)研發(fā)的TWIP鋼主要化學(xué)成分大致為C:0.03%—1.5%、Mn:5%—35%、Al≤3%、Si≤3%,其余為Fe。此外,在實(shí)際生產(chǎn)中還可添加其他各種合金化元素。研發(fā)的TWIP鋼延伸率為30%—95%,抗拉強(qiáng)度在600MPa—1924MPa,其抗拉強(qiáng)度和延伸率數(shù)值是TRIP鋼的兩倍。
同時(shí),隨著汽車超高強(qiáng)鋼逐漸普及,研發(fā)超高強(qiáng)度鋼并在室溫?fù)碛袃?yōu)良變形能力新品是汽車廠家需求。日本開發(fā)的1.2GPa的超高強(qiáng)鋼采用了冷壓加工工藝,減少后續(xù)加工工序和降低生產(chǎn)成本,具有潛在的市場(chǎng)需求,相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)也將成為熱點(diǎn)。
汽車鍍層板的Zn和Zn合金鍍層板是簡單和經(jīng)濟(jì)的保護(hù)汽車板不易被腐蝕的材料,在汽車工業(yè)的使用越來越多。但是,隨著Zn和Zn合金鍍層板在后續(xù)加工中的缺點(diǎn),鋅基復(fù)合鍍層的發(fā)展也很快,尤其是在歐美和日韓。如Zn—Mg—Al鍍層具有與GA相當(dāng)?shù)目箾_壓擦傷性能(遠(yuǎn)優(yōu)于GI),同時(shí)又不發(fā)生粉化,很多先進(jìn)企業(yè)已經(jīng)有商業(yè)化產(chǎn)品。以浦項(xiàng)為例,從2012年開始,浦項(xiàng)在新裝的熱浸鍍鋅生產(chǎn)線上開發(fā)生產(chǎn)Zn—Mg—Al涂鍍鋼板PosMac。加大Zn—Mg—Al復(fù)合鍍層的高強(qiáng)度汽車板產(chǎn)品研發(fā)可以應(yīng)對(duì)汽車行業(yè)對(duì)耐腐蝕性能的要求。