最近,道哥的小妹妹小九正要買車,悄悄地問了道哥幾個問題。
簡單地說,屈服強度就是“能用多大的力使金屬變形”,什麼是抗拉強度簡單地說,抗拉強度是“用多少力來破壞金屬”。
一般來說,彎曲鋼板比折斷鋼板容易得多,因此相同材料的抗拉強度大於屈服強度。
假設有A車和B車,A車關鍵位置的鋼板抗拉強度為1000MPa,B車關鍵位置鋼板的屈服強度為1000MPa,根據上面的解釋,我們可以知道B車鋼板的抗拉強度一定遠高於1000MPa。 那麼當這兩輛車承受相同的1000MPa衝擊力時,A車的鋼板就會斷裂,而B車的鋼板只會變形,不會造成斷裂。
對於汽車來說,斷裂的發生比變形的發生對乘客的危害更大,因此在安全效能方面,B車的安全性高於A車。
在汽車鋼結構設計過程中,屈服強度指標確實比抗拉強度指標更重要,但這並不意味著只要選擇鋼材的屈服強度,汽車就不只有一種高強度鋼,不同的零件會使用不同的鋼種, 而且不同部位對鋼材的強度要求也不同。
在汽車設計和開發中,材料的屈服強度和抗拉強度主要有三個功能塊:沖壓、安全性和耐久性。 對於沖壓,汽車減震器、彈簧座、油封座、底蓋、油缸、支架等都屬於汽車沖壓模組。 一般來說,材料的屈服強度越低,抗拉強度越高,越容易成型。
為了安全起見,對不同的區域有不同的要求,吸能區希望有一定的屈服強度和抗拉強度盡可能高,使材料在變形過程中能夠吸收盡可能多的能量。 乘客艙希望材料具有盡可能高的屈服強度,這大致是確保人員安全和車身有效安全空間之間的權衡。 如果它太軟,就沒有生存空間,如果它太硬,人們就像撞牆一樣容易受傷。
對於疲勞耐久性,在一定屈服強度範圍內,同型別鋼種的屈服強度稍高,耐久壽命會更好。
總之,這兩個強度指標是相輔相成的,不能盲目追求其中之一。
也許過去的老解放車也是這樣的,經常聽到老司機誇獎老解放車的鋼板有多厚。 大多數人仍然認為鋼板越厚,抗衝擊性越強。 鋼板的厚度、車身的重量和底盤的穩定性可以保證行駛的穩定性和安全性因此,“薄皮厚皮”也成為商家愚弄消費者的噱頭之一。
事實上,鋼板越厚,車身越重,這並沒有提高效能,反而會增加油耗。
汽車的穩定性主要基於空氣動力學而不是自身重量,在保證汽車強度、模式和安全效能的前提下,可以盡可能減輕汽車的自重,從而有效降低能耗和尾氣汙染。 研究表明,車輛重量每減輕100公斤,每100公里可節省0.0公斤3-0.5l。它還可以提高汽車的動力性和操控性,使車輛獲得更好的制動響應,縮短制動距離。
汽車生產中的主要工藝是沖壓。 汽車車身用鋼板在沖壓過程中要求模具易成型,回彈小,磨損小。 汽車用鋼板從屈服強度為350MPa的低碳鋼發展到雙相鋼、相變誘導塑鋼、多相鋼、馬氏體鋼,屈服強度一路提高到900MPa。 整個發展過程的規律是強度越來越高,金相組織中的馬氏體成分越來越多,但同時,切削加工性越來越差,成型難度越來越大,沖壓回彈非常大。 這時,出現了全鋁車身結構,並首次用於奧迪A8車型。
積架全鋁車身。
然而,全鋁車身結構非常昂貴,限制了大規模應用,只能用於頂級車型。 於是,人們的目光終於又回到了鋼鐵的光芒上。
分析鋼板的金相組織,如果容易成形,鋼板中就必須有盡可能多的鐵素體和奧氏體,但鐵素體和奧氏體的強度很低;如果想要高強度,就需要有盡可能多的馬氏體構件,但馬氏體脆性好,不易變形,汽車鋼板的技術發展一度陷入瓶頸。
事實上,除了鋼板的變形相變外,汽車鋼板中的馬氏體組織也可以通過熱處理獲得,因此產生了乙個新的想法。
已經開發了一系列用於鋼板的新材料,通常牌號為22MnB5,成分如下圖所示。 由於這些鋼板的主要增強元素是硼,因此它們也被稱為硼鋼。
22MnB5的原始金相組織為鐵素體+珠光體,加熱到900攝氏度左右,轉化為奧氏體,在模具中液壓成形淬火,轉變為100%高強度馬氏體組織,成型效能好,成型後強度高,效能非常優越。
這就是汽車手冊中通常所說的熱成形鋼。 熱成形鋼最突出的特點是強度特別高,成形性好,幾乎沒有回彈。 從理論上講,使用熱成形鋼的汽車可以在不使用熱成形鋼的情況下減輕30%的重量,或者在相同重量的情況下將強度提高30%。
幾乎所有品牌都會用這個指標來說明問題。 特別是一些三線小品牌,高強鋼用量相互對比,很難分辨真假。 但是你有沒有見過路虎、悍馬、凱迪拉克宣傳他們使用了多少熱成型鋼?
銷售人員有一點沒有錯,如果整車採用熱成型鋼,實在是買不起。 如果你看到廣告說使用60%的熱成形鋼,但價格只有幾十萬,請繞道而行。
除了太貴之外,真正的原因是在切削刃上使用了好的鋼材,主要用於車身的防侵入部件,現在正在慢慢開始擴充套件到吸能部件。 防侵入部件是包裹汽車乘員駕駛艙的結構件,主要包括A、B、C柱、車頂及底部側梁、地板橫樑、車身前後吸能區等。 這些通常是看不見的區域,但它們是決定車輛安全的關鍵區域。 相反,我們通常看到的車身面板是由低強度鋼板製成的,易於成型且價格低廉。
某品牌車身所用鋼材的強度圖。
在看廠家的宣傳資料時,你不要誤以為“我們的車身是用1000MP高強度鋼做的”的標語,也不要誤以為整輛車都是用這種鋼做的,其實只有四門防撞梁的杆才達到了這個強度水平。