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什么样的汽车钢才能守卫你的安全?

最近道哥的小师妹小九准备买车,悄咪咪的问了道哥几个问题。




简单来说,屈服强度就是用多大的力能把金属弄至变形什么是抗拉强度呢?简而言之,抗拉强度就是用多大的力把金属弄断



通常,想要弄弯一块钢板要比弄断一块钢板容易的多,所以同一块材料的抗拉强度要大于屈服强度。



假设有AB两辆车,A车关键位置钢板的抗拉强度为1000MPaB车关键位置钢板的屈服强度同为1000MPa,根据上面的解释我们可以知道,B车的钢板抗拉强度一定会远高于1000MPa。那么当这两辆车都受到同样的1000MPa的冲击力时,A车钢板将会发生断裂,而此时B车钢板仅会发生变形,并不会造成断裂。


对于汽车来说,发生断裂要比发生变形给乘客带来的危害更大,所以从安全性能上讲B车的安全性要高于A车。


在汽车钢结构设计过程中,屈服强度指标确实比抗拉强度指标重要的多,但不是说只要选用屈服强度大的钢材就行,一辆汽车上用到的高强钢并不是只有一种,不同的部位会使用不同的钢种,而且不同的部位对钢种强度的要求也都不一样。


在汽车设计研发中,关心材料屈服强度和抗拉强度的主要有三个功能块:冲压、安全和耐久。对于冲压,汽车减震器、弹簧座、油封座、底盖、油筒、支架等都属于汽车冲压模块。一般来说,材料的屈服强度越低,抗拉强度越高就越容易成型。


对于安全,对不同的区域有不同的要求,吸能区希望有一定屈服强度的同时,抗拉强度尽量高,这样材料在变形过程中能吸收尽量多的能量。乘员舱希望材料屈服强度尽量高,大致就是在保证人员安全和车身有效安全空间上的权衡。太软了生存空间都没有,太硬了人和撞墙一样也容易受伤。


对于疲劳耐久,在一定屈服强度范围内,同一类别钢种的屈服强度高一点耐久寿命会更好一些。


总之这两种强度指标是相辅相成的关系,不能一味的追求其中一个指标。


可能以前的老解放卡车是这样的吧,常听老司机们夸赞当年的老解放卡车钢板有多厚多厚。现在大多数人仍然认为,钢板越厚,抵抗冲击的能力越强。钢板厚、车身重、底盘稳,才能保障行驶的稳定和安全,所以“皮薄皮厚”也成为了商家忽悠消费者的噱头之一。


事实上,钢板越厚,车身越重,并不能带来性能上的提升,只是增加油耗而已。


汽车的稳定性主要来源于空气动力而非自重,在保证汽车的强度、模态以及安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的自重,能够有效降低能耗,减少排气污染。研究显示,车重每减少100千克,每百公里可节省燃油0.3-0.5L。还能提高汽车的动力性和操控性,使车辆获得更好的制动响应并缩短制动距离。



汽车生产的主要工艺是冲压。汽车车身用钢板要求成型容易,回弹小,冲压过程中对模具的磨损小。汽车用钢板从屈服强度350MPa的软钢一路发展,经历了双相钢、相变诱导塑性钢、多相钢、马氏体钢,屈服强度一路增长到了900MPa。整个发展过程的规律就是强度越来越高,金相组织中的马氏体成分越来越多,但是与此同时,可加工性越来越差,成型难度越来越大,而且冲压回弹非常大。这时,全铝车身结构出现了,它被最早用于奥迪A8车型上面。


捷豹全铝车身


但是,全铝车身结构成本非常高昂,限制了大规模应用,只能用在顶级车型上。于是,人们的目光最终还是回到了钢材上面。


分析钢板的金相组织,想要成型容易就要求钢板中的铁素体和奥氏体成分尽可能得多,但是铁素体和奥氏体的强度很低;想要高强度则要求马氏体成分尽可能得多,但是马氏体脆性大,变形困难,汽车用钢板的技术发展一时陷入了瓶颈状态。


其实,汽车钢板中的马氏体组织除了钢板变形相变可以得到外,还可以通过热处理得到,于是新的思路产生了。


人们开发了一系列新材料的钢板,典型的牌号为22MnB5,成分如下图所示。由于这些钢板的主要强化元素为硼,它们也被称为硼钢。



22MnB5原始金相组织为铁素体+珠光体,加热到900摄氏度左右转变成为奥氏体,在模具中液压成型并淬火,转变成为100%的高强度马氏体组织,成型性能好,成型后强度高,性能非常优越。



这就是汽车宣传册中常说的热成型钢。热成型钢最突出的特性,一个是强度特别高,一个是成型性能好,还有一个就是几乎没有冲压回弹。理论上使用热成型钢的汽车比完全不使用热成型钢的汽车在安全性不变的情况下可减重30%,或者重量不变的情况下提升强度30%

几乎所有的品牌都会拿这个指标说事.。特别是一众三线小品牌互相攀比高强钢用量,真假难辨。不过你见过路虎、悍马、凯迪拉克宣传自己使用了多少热成型钢吗?


销售小哥有一点倒是没说错,要是整车使用热成型钢确实买不起。如果你看到宣传说使用了60%的热成型钢,售价却只有十几万,请绕道。


除了太贵,真正的原因是好钢要用在刀刃上,这种钢材主要用于车身防侵入零件,现在慢慢开始向能量吸收零件扩展。防侵入零件是包裹汽车乘员座舱的结构件,主要包括ABC柱、车顶和车底侧梁、地板梁、前后车身吸能区域等等。这些通常都是看不见的部位,但是是决定车辆安全性的关键部位。相反,我们平时看得见的车身覆盖件使用的都是易成型且低价的低强度钢板。


某品牌车身用钢强度图


在看厂商宣传资料时看到“我们的车身采用了1000Mp级别高强度钢制造”这种宣传语时不要误以为全车都是用这种钢造的,实际上可能只有四门防撞梁那几根杆达到了这个强度级别。



END

来源: 道哥-新材道

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