Atualmente, os requisitos gerais de desempenho para materiais automotivos são alta resistência, resistência à fadiga, resistência à fluência, resistência a altas temperaturas, resistência a solventes, estabilidade dimensional, excelentes propriedades elétricas, etc., o que impõe requisitos mais elevados para materiais automotivos nacionais. Entre os materiais da carroceria de automóveis, os materiais metálicos representam quase 90%, dos quais 70% são materiais de aço, 20% são ligas de alumínio, ligas de magnésio, etc., e plásticos de engenharia, fibra de carbono e outros materiais representam cerca de 10%. Levando em consideração custo, segurança, leveza e outras características, o aço ainda será o material mais adequado para carrocerias de automóveis por muito tempo.
De acordo com o nível de resistência, o aço automotivo pode ser dividido em três categorias: aço de baixo carbono, aço comum de alta resistência e aço avançado de alta resistência.
1. Aço macio
O aço com baixo teor de carbono refere-se principalmente ao aço com baixo teor de carbono e ao aço sem intersticiais (aço IF). Possui baixo limite de escoamento e alto alongamento após a ruptura. Possui excelentes propriedades de processamento de plásticos e é muito adequado para a produção de peças complexas, podendo ser utilizado em portas de automóveis. Placa, compartimento do pneu sobressalente, placa da tampa da roda e outros produtos de estampagem profunda e ultraprofunda são usados para estampagem. Em particular, o aço livre de intersticiais é produzido pela adição de uma quantidade apropriada de titânio e/ou nióbio ao aço de ultrabaixo carbono. Os átomos intersticiais (carbono, nitrogênio) no aço existem na forma de carbonetos e nitretos, reduzindo os átomos intersticiais da solução sólida no aço. , conferindo-lhe melhor conformabilidade.
2. Aço comum de alta resistência
Os aços comuns de alta resistência incluem quatro categorias: aço de alta resistência com adição de fósforo, aço IF de alta resistência, aço endurecido por cozimento e aço de alta resistência com baixa liga.
Aço de alta resistência com adição de fósforo refere-se à adição de não mais do que 0,12% de elementos de reforço de solução sólida, como fósforo, ao aço de ultrabaixo carbono (com base em aço sem intersticiais) ou aço de baixo carbono (com base em aço morto com alumínio de baixo carbono) para melhorar a resistência do aço. Este aço possui alta resistência e boas propriedades de conformação a frio, bem como boa resistência ao impacto e à fadiga, e é frequentemente utilizado para fabricar painéis automotivos ou peças estruturais.
O aço IF de alta resistência melhora a taxa de deformação plástica (valor r) e o índice de endurecimento por deformação (valor n) do aço, controlando a composição química do aço. Devido ao efeito de reforço da solução sólida dos elementos de liga no aço e à ausência de átomos intersticiais, este aço possui alta resistência e excelentes propriedades de conformação a frio. Geralmente é usado para fazer peças complexas que requerem estampagem profunda.
O aço endurecido por cozimento retém uma certa quantidade de átomos de carbono e nitrogênio em solução sólida no aço, e a resistência do aço pode ser melhorada pela adição de elementos de reforço, como fósforo e manganês. Depois de ser processado e formado, e cozido a uma determinada temperatura, a resistência ao escoamento do aço aumenta significativamente devido ao endurecimento por envelhecimento. Geralmente é usado em painéis externos automotivos que exigem maior desempenho de endurecimento por cozimento.
O aço de baixa liga e alta resistência é feito pela adição de elementos de microliga simples ou compostos, como nióbio, titânio e vanádio, ao aço de baixo carbono para formar partículas de carbonitreto e precipitar para fortalecimento. Ao mesmo tempo, os elementos de microliga refinam os grãos para obter maior resistência, utilizados principalmente para peças estruturais e peças de reforço com altos requisitos de conformação de flange.
3. Aço avançado de alta resistência
O aço avançado de alta resistência pode minimizar o peso de um veículo sem reduzir seu desempenho de segurança, atendendo assim aos requisitos de economia de energia e redução de emissões da indústria automotiva.
O aço avançado de alta resistência inclui principalmente oito categorias: aço bifásico, aço bifásico com conformabilidade aprimorada, aço com plasticidade induzida por transformação de fase, aço multifásico, aço multifásico com conformabilidade aprimorada, aço particionado temperado, aço martensítico e aço quente aço formado.
A estrutura do Aço Dual Phase (aço DP) é composta principalmente de ferrita e martensita. Possui baixa taxa de rendimento, alto desempenho de endurecimento por trabalho, bom alongamento uniforme e desempenho de endurecimento por cozimento. No mesmo nível de limite de escoamento, o aço bifásico tem maior resistência do que o aço de baixa liga e alta resistência, não apresenta envelhecimento à temperatura ambiente e possui boa conformabilidade. Atualmente, o nível de resistência do aço bifásico cobre 450 ~ 1310 MPa e é usado principalmente para peças estruturais e reforços.
A estrutura do Aço Bifásico com Formabilidade Melhorada (aço DH) é composta principalmente de ferrita, martensita e uma pequena quantidade de bainita ou austenita retida. Comparado com o aço bifásico com a mesma resistência à tração, possui maior alongamento e índice de endurecimento por trabalho. Portanto, esta classe de aço é adequada para peças com requisitos de trefilação mais elevados.
A estrutura do Aço com Plasticidade Induzida por Transformação (aço TR) é composta principalmente de ferrita, bainita e austenita retida, e o teor de austenita retida não é inferior a 5%. Durante o processo de conformação, a austenita retida pode se transformar em martensita, de modo que o aço apresenta alta taxa de endurecimento por trabalho, alongamento uniforme e resistência à tração. Comparado com o aço bifásico com a mesma resistência à tração, possui maior alongamento.
A estrutura do Aço de Fase Complexa (aço CP) é principalmente uma pequena quantidade de martensita, austenita retida ou perlita distribuída em uma matriz de ferrita ou bainita, que é reforçada por granulação fina ou reforço por precipitação de elementos de microliga. Comparado com o aço bifásico com a mesma resistência à tração, possui maior resistência ao escoamento e boas propriedades de flexão, e é usado principalmente para dobrar e flangear peças formadas.
Aços de Fase Complexa com Formabilidade Melhorada (aço CH) baseiam-se na tradicional estrutura de aço de fase complexa (ferrita + martensita + bainita) e introduzem a fase metaestável de austenita retida. , martensita e bainita, conferindo-lhe maior resistência e maior taxa de expansão do furo. A ferrita no aço pode proporcionar melhor plasticidade, contando com a plasticidade induzida pela transformação de fase da austenita retida para obter maior alongamento uniforme e alongamento total. O compósito de estrutura multifásica faz com que o aço CH tenha alta resistência e tenha alto desempenho de expansão de furo e bom desempenho de alongamento.
O aço para têmpera e particionamento (aço QP) é um aço de ultra-alta resistência com alta conformabilidade produzido usando o processo de têmpera-particionamento. A microestrutura do aço é composta por múltiplas fases como martensita + ferrita + austenita retida. Ele utiliza a ultra-alta resistência proporcionada pela martensita e a plasticidade induzida pela transformação (TRIP) da austenita retida. ), alcançando conformabilidade superior do que o aço tradicional de ultra-alta resistência, com uma relação rendimento/resistência média e altas propriedades de endurecimento, e é adequado para peças de estrutura de carroceria e peças de segurança com formas relativamente complexas e requisitos de alta resistência.
A estrutura do Aço Martensítico (aço MS) é quase inteiramente martensita. Geralmente tem alta resistência à tração e alta taxa de rendimento. É usado principalmente para peças anticolisão e peças de segurança com requisitos de alta resistência. peças.
O aço estampado a quente (aço HS) serve para aquecer a placa de aço acima da temperatura de austenitização. A placa de aço aquecida é estampada no molde, a conformação e a têmpera são concluídas ao mesmo tempo, e a austenita é transformada em uma estrutura completa de martensita. Obtenha estampagem precisa de peças de alta resistência e resolva problemas como fácil rachadura de placas de aço de ultra-alta resistência durante estampagem a frio, retorno elástico severo, dificuldade em formar peças complexas e perda severa de molde. Atualmente, a resistência do aço formado a quente cobre 1300 ~ 2000MPa e é usado principalmente para peças estruturais e peças de segurança, como pilares B e vigas anticolisão.
Resumindo, entre os materiais estruturais metálicos, a resistência e a plasticidade do aço apresentam uma ampla faixa de ajuste. Ao mesmo tempo, diversos processos como fundição, forjamento e soldagem podem ser utilizados, sendo ainda amplamente utilizados na área automotiva.
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