汽車車身用高強度鋼及其他材料主要是通過沖壓成形、焊接組裝成車身。因此,高強度鋼的沖壓成形性、焊接性等加工性能也是評價汽車車身用高強度鋼的主要依據(jù)。
成形極限被認為是材料的成形性能指標。與普通低碳鋼相比,高強度鋼的成形極限相對較低,可其絕對值仍然較高。由于在實際運用中,大部分成形復雜的拉伸件、脹形件一般采用IF鋼或BH鋼。所以,這樣的成形極限足可保證其具有良好的成形性。
因為超高強度鋼(590MPa級以上)的強度很高,導致出現(xiàn)沖壓成形后回彈較大、零件精度較低的問題。對此,日本等國家已經(jīng)開發(fā)了新的工藝。例如,在高強度鋼彎曲成形時采用反回彈技術(shù),即在設計、制造沖模時考慮材料的回彈量,使沖制的零件經(jīng)回彈后達到所需尺寸。最近,針對超高強度鋼的復雜成形提出了溫間沖制工藝,即含碳量約0.25%的超高強度鋼板沖壓成形時,進行900℃加熱,等材料完全奧氏體化后再沖壓成形,然后在沖模中冷卻、淬火使其產(chǎn)生馬氏體。利用溫間沖制工藝可獲得1500MPa以上強度的尺寸合格的零件。當然,隨著1000t以上超大型壓力機的使用,超高強度鋼的沖壓加工將會更加容易。
電阻點焊是汽車車身焊裝的主要焊接方法,所以汽車車身用高強度鋼板的點焊性是其重要性能之一。高強度鋼的可焊范圍隨焊接時間的變化較小,但是當焊接電流變化時其可焊范圍卻顯示出不一致性。當焊接電流大于14.5kA時,因電極的主要成分銅與鋼板發(fā)生冶金反應而造成電極頭出現(xiàn)蝕坑、電極粘著(Pick-up)現(xiàn)象。
根據(jù)焊接標準,可焊參數(shù)范圍的上限是點焊時發(fā)生飛濺(Expulsion)所使用的參數(shù),下限則是獲得5t1/2mm(t為鋼板厚度)的最小可接受溶核直徑(Nuggetdiameter)時的焊接參數(shù)。雖然780MPa級DP鋼板和980MPa級TRIP鋼板的可焊范圍上限(約8.6kA)與普通低碳鋼的可焊范圍上限(約11kA)相比較低;可是由于受材料的比熱、電阻率、熱傳導系數(shù)等物理性質(zhì)的影響,兩種高強度鋼在較低的焊接電流(約5.7kA)下能獲得直徑5mm的最小可接受溶核,使其可焊范圍下限比普通低碳鋼的低。所以,就可焊范圍寬度而言,兩種高強度鋼(5.7~8.6kA)和普通低碳鋼(8~11kA)有著幾乎相同寬度的可焊范圍,顯示出與普通低碳鋼相同的焊接性。
高強度鋼板的使用,既可以保證汽車車身整體強度、安全性,又可以減輕汽車自身質(zhì)量,節(jié)約能耗、降低排放并改善環(huán)境。目前,為了充分發(fā)揮材料的性能,根據(jù)零部件使用性能的要求,已研制出多種汽車車身用高強度鋼,并由此推動新技術(shù)、新材料、新工藝和新產(chǎn)品的研發(fā)。(子云)