輕量化材料:高強鋼仍有優勢
05-05
車體工程師會儘可能綜合考慮不同材料的優勢,以到達汽車的減重,駕駛性能和成本控制的目的。如今,雖然鋼仍然是主要的汽車零部件的材料,但鋁合金的應用勢頭很猛,大有與鋼試比高之勢。所以,當今世界主要的鋼鐵公司紛紛開發和應用超高強度鋼(AHSS),抵抗鋁合金強大攻勢。這裡提到的AHSS主要包括DP鋼,TRIP, TWIP,CP, MS 鋼等,相對於傳統的mild steel, HSLA, IF, BH鋼等。
今天這篇文章主要就探討相比鋁合金,超高強度鋼的優勢所在。
(1)剛度:剛度定義是指材料抵抗彎曲,扭轉和振動的力量。這是一個綜合的性能指標,包括結構和楊氏模量。由於鋼鐵模量是鋁的3倍,所以為了達到同等剛度,相同結構的鋁合金要厚化。另外,鋁合金的密度是鋼鐵的1/3,所以零部件輕量化有優勢。然而,對於厚度需要增加的零部件,超高強度鋼仍然具有更大的減重優勢。
(2)強度:鋼的強度一般比鋁高2倍以上,在汽車碰撞中這對於保護乘客非常重要。超高強度鋼使得零件更薄,滿足安全的要求,同時減重,提高燃油利用率。但是鋁合金零件就不得不加厚已達到類似效果。
(3)成本:鋁合金一般成本是鋼的3倍。這意味著更輕零部件的代價之一是更貴。另外零件維修成本鋁合金高出25%。
(4)製造工藝:鋼鐵生產工藝流水線已經存在100多年。鋁合金則需要更多資金投入在衝壓和擠壓成形等設備。
(5)材料產量:目前鋁合金產量尚不足完全滿足汽車工業。
由此可見,在汽車輕量化的大趨勢下,鋼鐵產業也在與時俱進。
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