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影响高强板设计应力的两个主要因素是抗疲劳性能和抗弹减性能,因而这两个因素成为当今高强板钢研究和发展的主题。目前高强板钢钢种的发展趋势是向经济性和高性能化方向发展,图2展示汽车用高品质高强板钢的应用领域。新一代超高强度高强板钢具有以下特征:
◆超高强度-韧塑性:抗拉强度≥2000MPa--断面收缩率≥50%;
◆高的疲劳强度和耐腐蚀疲劳性能:
◆优良的耐弹减性能;
◆良好的经济性。
通过新型钢种的研究开发。一方面通过优化现有高强板钢的合金元素含量并添加微合金化元素;将碳含量降低并添加V和Nb等。通过新型热加工和热处理工艺的研究开发。在现有钢种基本不变的情况下,通过形变热处理、感应热处理及在线热处理等工艺的研究开发,在充分保证经济性的前提下实现超高强度化。目前国外形变热处理和感应热处理工艺已广泛用于实际生产,实现在线高强板钢丝经过油淬-回火热处理工艺。
高品质悬架簧及气门簧的高强板钢丝经过的油淬-回火工艺是在瞬间(约20秒)完成的感应调质过程;而在高强板卷簧成型过程是采用冷卷簧;因此对钢材的内在质量特性提出极高的要求;如钢中非金属夹杂物的组成、分布、形状、数量,残余元素、五害元素、气体含量,机械性能,脱碳层,显微组织及其均匀性,晶粒度,表面质量,尺寸精度、钢材疲劳寿命等均有非常严格的要求产品关键技术特性:
(1)强度-塑性控制的追求目标:抗拉强度≥2200Mpa,断面收缩率≥50%;
(2)非金属夹杂物尺寸控制的追求目标:夹杂物尺寸≤5um;
(3)氧含量控制的追求目标:[T.O]≤8ppm;
(4)晶粒度控制的追求目标:晶粒度细于10级;
(5)脱碳层控制的追求目标:热轧态脱碳层≤直径0.4%mm。
近年来,随着高强度钢板材料越来越广泛的运用于生产生活的各个领域,材料失效问题也日显突出。材料失效主要是指机械构件由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而引起的机械构件不能完满地完成预定的功能。归纳起来,大致可以分为三类:断裂、磨损、腐蚀。
1、断裂
根据断裂之前材料变形量的大小,可以分为韧性断裂和脆性断裂。韧性断裂发生之前会有明显的形变量及形变过程,脆性断裂则几乎不存在形变量,断裂过程极短,由于其发生具有突然性所以往往破坏性较大。
在日常生产生活中,为常见的莫过于疲劳断裂,长时间的应力循环作用下,材料出现断裂;其次,还有一种常见于试验室的材料断裂失效模式,又称静载断裂,通常见到的拉伸断裂即属于此种断裂,相对于疲劳断裂而言,生产生活过程中出现的几率要小很多
2、磨损
机件经常在高速、震动、超负荷等工况下工作,机械之间由于表面摩擦导致材料磨损而终导致材料失效。
材料的磨损失效通常可以分为五类:磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损。其中,磨粒磨损为常见,机件运转过程中,由于外界硬质颗粒介入或者接件本身凸起状物引起的磨损都是磨粒磨损,高强度钢板材料表面脱落物也属于磨粒磨损范畴。
磨损与摩擦相伴相生,生产中通常采用以下措施:一是接触面涂抹润滑油,提高光洁程度;二是在不影响正常生产的情况下,用焊机将机件焊到一起,减少机件的相对运动从而减少摩擦,进而减少磨损;三是为减少摩擦,可减少接触面的面积以及较小所受载荷,以此减小摩擦力;此外,也可通过探索提高材料的屈服强度。
3、腐蚀
高强度钢板材料的腐蚀是由于材料与周围介质相互接触发生化学及电化学反应。高强度钢板材料的腐蚀多种多样,宏观上分为腐蚀和局部腐蚀,在日常各类腐蚀事故中,基本以局部腐蚀为常见,局部腐蚀又可分为应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀等。
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