Fortschrittliche hochfeste Stähle:Definition und Anwendungen

Da Bedenken hinsichtlich der Fahrersicherheit und des Kraftstoffverbrauchs an Bedeutung gewonnen haben, haben Automobilhersteller versucht, alle Aspekte des Fahrzeugproduktionslebenszyklus effizienter zu gestalten. Ein Teil dieses laufenden Optimierungsprozesses umfasst die gründliche Betrachtung der Materialeigenschaften, die für Automobilanwendungen am effektivsten oder vorteilhaftesten sind, und den Versuch, mehr Materialien zu integrieren, die diese gewünschten Eigenschaften bieten. Ein wichtiger Durchbruch in diesem Bereich war die Entwicklung fortschrittlicher hochfester Stähle (AHSS).

Fortschrittliche hochfeste Stähle sind neue Generationen von Stahlsorten, die eine einzigartige Kombination aus Haltbarkeit, einfacher Herstellbarkeit und einem hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnis bieten, das sicherstellt, dass Stahlteile und -komponenten auf kostengünstige Weise kritische Sicherheits- und Effizienzvorschriften erfüllen. P>

Autohersteller verwenden seit Jahren fortschrittliche hochfeste Stähle, und mit der Verbesserung der Herstellungsprozesse hat sich auch jede nachfolgende Generation von Stählen verbessert. Durch präzise Erwärmungs- und Abkühlungsprozesse und verschiedene Verstärkungsmechanismen können Ingenieure optimale mechanische Eigenschaften erzielen – wie z. B. hohe Duktilität oder Zugfestigkeit – und gleichzeitig die Anforderungen an Crashverhalten, Duktilität, Ermüdung, Steifigkeit und andere Eigenschaften erfüllen.

Die verschiedenen Arten von fortschrittlichen hochfesten Stahlblechen bieten auch unterschiedliche Eigenschaften, die es den Herstellern ermöglichen, ihre Teilezusammensetzung an die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung anzupassen. Autorahmen beispielsweise erfordern eine größere Steifigkeit (um die strukturelle Integrität des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten) als die in der Knautschzone verwendeten Teile, die so konstruiert sind, dass sie kontrollierten Verformungen ausgesetzt sind, die dazu beitragen, die Passagiere bei einem Zusammenstoß zu schützen.

Arten fortschrittlicher hochfester Stähle

Stähle mit einer Streckgrenze von 550 Megapascal Druckeinheiten (MPa) oder höher werden typischerweise als fortschrittliche hochfeste Stähle angesehen . Bei der ersten und zweiten Generation dieser Metalle nutzten die Ingenieure schnell die Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung und den mehrphasigen Mikrostrukturen bestimmter Stähle, um die Leistungsanforderungen von Automobilkomponenten zu erfüllen.

• Dual Phase (DP) Stahl :Einer der am weitesten verbreiteten hochfesten Stähle. Er ist außergewöhnlich duktil und bruchfest, wodurch er in einer Reihe von Automobilanwendungen, einschließlich Strukturbauteilen, verwendet werden kann.
• Stähle mit umwandlungsinduzierter Plastizität (TRIP): Sie weisen eine hohe Verformbarkeit auf, was TRIP-Stahlteilen eine hohe Dauerhaltbarkeit verleiht. Beide bieten eine hohe Energieaufnahme, wodurch sie sich gut für Knautschzonen eignen.
• Martensitische Stähle: Haben eine Mikrostruktur mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt, was die Festigkeit und Härte des Materials erhöht, aber das Gewicht der Komponenten nicht in der gleichen Weise erhöht, wie es ein herkömmliches Stahlteil tun würde. Martensitische Stähle widerstehen dauerhafter Verformung, was sie zu einer hervorragenden Materialwahl für die Verstärkung von Fahrzeuginnenräumen oder Sicherheitskäfigen macht.

Neue Forschungen und Entwicklungen in den letzten Jahren haben zu der neuen, dritten Generation fortschrittlicher hochfester Stähle geführt, die darauf ausgelegt sind, verbesserte Kombinationen aus Festigkeit und Duktilität bei oft deutlich geringeren Kosten bereitzustellen. Während die Industrie immer noch an einer standardisierten Definition von hochfesten Stählen der dritten Generation arbeitet, sind die typischen gewünschten Eigenschaften eine Mindestfestigkeit von 1200 MPa und eine Duktilität von 30 % Dehnung – eine bemerkenswerte Steigerung gegenüber früheren Stahlgenerationen.

Die Anwendungen fortschrittlicher hochfester Stähle

Während sie seit Jahren für Automobilanwendungen verwendet werden, werden fortschrittliche hochfeste Stähle zunehmend auch in andere Fertigungsbereiche integriert. Die Crash-Sicherheitseigenschaften von hochfesten Stählen prädestinieren sie zum Beispiel für Anwendungen in Schienenverkehrssystemen.

Es wurde auch festgestellt, dass fortschrittliche hochfeste Stähle die Motorleistung und Geschwindigkeitsbegrenzungen nicht nur für Automobile, sondern auch für Flugzeuge, Schiffe und Züge verbessern. Der fortschrittliche Markt für hochfeste Stähle ist auch bereit, Herstellern weltweit erhebliche Energieeinsparungen zu bieten, da die Methoden effizienter werden.

Herausforderungen moderner hochfester Stähle

Fortschrittliche hochfeste Stähle haben einige Einschränkungen. Die erhöhte Duktilität von fortschrittlichen hochfesten Stählen der dritten Generation erfordert eine Erhöhung des Legierungsgehalts des Metalls. Dadurch können die Stähle in komplexere Formen kaltgeformt werden, während die Materialduktilität erhalten bleibt, führt jedoch zu erhöhtem Verschleiß an Formwerkzeugen und erhöhter Rückfederung.

Auch die Schweißbarkeit stellt eine Herausforderung dar, da die Mikrostrukturen, die durch den höheren Kohlenstoff- und Legierungsgehalt moderner hochfester Stähle entstehen, durch das schnelle Erhitzen und Abkühlen beim Schweißprozess negativ beeinflusst werden können.

Ein Ziel bei der laufenden Entwicklung hochfester Stähle der dritten Generation ist es, den Legierungsgehalt hochfester Stähle zu reduzieren, um die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig Festigkeit und Duktilität zu maximieren und Versprödung zu vermeiden.

Die Fertigungspartnerschaft, die das Machbare neu definiert

Fortschrittliche hochfeste Stähle können gut geeignet sein, um die Zugfestigkeit und Haltbarkeit einer Vielzahl von Teilen in allen Branchen zu verbessern. Fortschritte in Energieeffizienz und Technik werden die nächste Generation fortschrittlicher hochfester Stähle wahrscheinlich noch vielseitiger machen.

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