ปัจจุบัน ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพโดยรวมสำหรับวัสดุยานยนต์ ได้แก่ ความแข็งแรงสูง ทนต่อความล้า ทนต่อการคืบ ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อตัวทำละลาย ความเสถียรของมิติ คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ฯลฯ ซึ่งทำให้มีความต้องการที่สูงขึ้นสำหรับวัสดุยานยนต์ในประเทศ ในบรรดาวัสดุตัวถังรถยนต์ วัสดุโลหะคิดเป็นเกือบ 90% โดย 70% เป็นวัสดุเหล็ก 20% เป็นโลหะผสมอลูมิเนียม โลหะผสมแมกนีเซียม ฯลฯ และพลาสติกวิศวกรรม คาร์บอนไฟเบอร์ และวัสดุอื่น ๆ คิดเป็นประมาณ 10% เมื่อคำนึงถึงต้นทุน ความปลอดภัย น้ำหนักเบา และคุณลักษณะอื่นๆ แล้ว เหล็กจะยังคงเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับตัวถังรถยนต์เป็นเวลานาน
ตามระดับความแข็งแรง เหล็กกล้ายานยนต์สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เหล็กกล้ากำลังสูงธรรมดา และเหล็กกล้ากำลังสูงขั้นสูง
1. เหล็กเหนียว
เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำส่วนใหญ่หมายถึงเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำที่ฆ่าด้วยอลูมิเนียมหรือเหล็กกล้าที่ปราศจากสิ่งของคั่นกลาง (IF steel) มีความแข็งแรงให้ผลผลิตต่ำและมีการยืดตัวสูงหลังจากแตกหัก มีคุณสมบัติในการแปรรูปพลาสติกที่ดีเยี่ยม และเหมาะมากสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อน และสามารถใช้กับประตูรถยนต์ได้ แผ่น ช่องยางอะไหล่ แผ่นปิดล้อ และผลิตภัณฑ์การขึ้นรูปลึกและผลิตภัณฑ์การขึ้นรูปลึกพิเศษอื่น ๆ ถูกนำมาใช้ในการปั๊ม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เหล็กกล้าไร้คั่นระหว่างหน้าทำโดยการเติมไทเทเนียมและ/หรือไนโอเบียมในปริมาณที่เหมาะสมลงในเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำพิเศษ อะตอมคั่นระหว่างหน้า (คาร์บอน ไนโตรเจน) ในเหล็กมีอยู่ในรูปของคาร์ไบด์และไนไตรด์ ส่งผลให้อะตอมของสารละลายของแข็งในเหล็กลดลง ทำให้มีรูปแบบที่ดีขึ้น
2. เหล็กมีความแข็งแรงสูงธรรมดา
เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงทั่วไปประกอบด้วยสี่ประเภท: เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเสริมฟอสฟอรัส เหล็กกล้า IF ความแข็งแรงสูง เหล็กชุบแข็งอบ และเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงโลหะผสมต่ำ
เหล็กความแข็งแรงสูงที่เติมฟอสฟอรัสหมายถึงการเติมไม่เกิน 0.12% ขององค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายแข็ง เช่น ฟอสฟอรัส ไปยังเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำพิเศษ (ขึ้นอยู่กับเหล็กที่ปราศจากสิ่งของคั่นกลาง) หรือเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ (ขึ้นอยู่กับ เหล็กฆ่าอลูมิเนียมคาร์บอนต่ำ) เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็ก เหล็กชนิดนี้มีความแข็งแรงสูงและมีคุณสมบัติในการขึ้นรูปเย็นได้ดี รวมถึงทนต่อแรงกระแทกและทนต่อความล้าได้ดี และมักใช้ทำแผงยานยนต์หรือชิ้นส่วนโครงสร้าง
เหล็ก IF ที่มีความแข็งแรงสูงช่วยเพิ่มอัตราส่วนความเครียดของพลาสติก (ค่า r) และดัชนีการแข็งตัวของความเครียด (ค่า n) ของเหล็กโดยการควบคุมองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก เนื่องจากสารละลายแข็งมีผลเสริมความแข็งแรงขององค์ประกอบโลหะผสมในเหล็ก และไม่มีอะตอมคั่นระหว่างหน้า เหล็กชนิดนี้จึงมีทั้งความแข็งแรงสูงและคุณสมบัติการขึ้นรูปเย็นที่ดีเยี่ยม มักใช้เพื่อสร้างชิ้นส่วนที่ซับซ้อนซึ่งต้องใช้การดึงลึก
เหล็กอบชุบแข็งจะรักษาอะตอมของคาร์บอนและไนโตรเจนที่เป็นสารละลายของแข็งไว้ในเหล็กจำนวนหนึ่ง และสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของเหล็กได้โดยการเพิ่มองค์ประกอบเสริมความแข็งแกร่ง เช่น ฟอสฟอรัสและแมงกานีส หลังจากแปรรูปและขึ้นรูป และอบที่อุณหภูมิที่กำหนด ความแข็งแรงของผลผลิตของเหล็กจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากการชุบแข็งตามอายุ โดยปกติจะใช้ในแผงด้านนอกของรถยนต์ที่ต้องการประสิทธิภาพการชุบแข็งด้วยการอบที่สูงขึ้น
เหล็กกล้ากำลังสูงโลหะผสมต่ำทำขึ้นโดยการเติมธาตุไมโครอัลลอยด์เดี่ยวหรือคอมโพสิต เช่น ไนโอเบียม ไทเทเนียม และวานาเดียม ลงในเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำเพื่อสร้างอนุภาคคาร์บอนไนไตรด์และตกตะกอนเพื่อเสริมความแข็งแกร่ง ในเวลาเดียวกัน องค์ประกอบไมโครอัลลอยด์จะปรับแต่งเกรนเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูงขึ้น โดยส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและชิ้นส่วนเสริมแรงที่มีข้อกำหนดการขึ้นรูปหน้าแปลนสูง
3. เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงขั้นสูง
เหล็กที่มีความแข็งแรงสูงขั้นสูงสามารถลดน้ำหนักของยานพาหนะได้โดยไม่ลดประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย จึงเป็นไปตามข้อกำหนดในการประหยัดพลังงานและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของอุตสาหกรรมยานยนต์
เหล็กความแข็งแรงสูงขั้นสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วยแปดประเภท: เหล็กสองเฟส, เหล็กสองเฟสที่ขึ้นรูปได้ดียิ่งขึ้น, เหล็กพลาสติกที่เกิดจากการเปลี่ยนเฟส, เหล็กหลายเฟส, เหล็กหลายเฟสที่ขึ้นรูปได้เพิ่มขึ้น, เหล็กแบ่งส่วนดับ, เหล็กมาร์เทนซิติก และเหล็กร้อน -เหล็กขึ้นรูป
โครงสร้างของเหล็กดูอัลเฟส (เหล็ก DP) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์และมาร์เทนไซต์ มีอัตราส่วนผลผลิตต่ำ ประสิทธิภาพการชุบแข็งในงานสูง การยืดตัวที่สม่ำเสมอดี และประสิทธิภาพการชุบแข็งแบบอบ ที่ระดับความแข็งแรงของผลผลิตเท่ากัน เหล็กกล้าสองเฟสมีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงโลหะผสมต่ำ ไม่มีการเสื่อมสภาพที่อุณหภูมิห้อง และมีการขึ้นรูปที่ดี ปัจจุบันระดับความแข็งแรงของเหล็กสองเฟสครอบคลุม 450~1310MPa และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและการเสริมแรง
โครงสร้างของเหล็กดูอัลเฟสที่มีการขึ้นรูปที่ดีขึ้น (เหล็ก DH) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์ มาร์เทนไซต์ และเบนไนต์หรือออสเทนไนต์ที่สะสมไว้จำนวนเล็กน้อย เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าสองเฟสที่มีความต้านทานแรงดึงเท่ากัน จะมีค่าการยืดตัวและดัชนีการแข็งตัวของงานสูงกว่า ดังนั้นเกรดเหล็กนี้จึงเหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องการการดึงสูงกว่า
โครงสร้างของเหล็กพลาสติกเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง (เหล็ก TR) ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเฟอร์ไรต์ เบนไนต์ และออสเทนไนต์ที่คงเหลือ และเนื้อหาของออสเทนไนต์ที่คงเหลือไว้ไม่น้อยกว่า 5% ในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป ออสเทนไนต์ที่สะสมไว้สามารถเปลี่ยนสภาพเป็นมาร์เทนไซต์ได้ ดังนั้นเหล็กจึงมีอัตราการชุบแข็งในงานสูง การยืดตัวที่สม่ำเสมอ และความต้านทานแรงดึง เมื่อเทียบกับเหล็กสองเฟสที่มีความต้านทานแรงดึงเท่ากัน มันจะมีการยืดตัวที่สูงกว่า
โครงสร้างของเหล็กคอมเพล็กซ์เฟส (เหล็ก CP) ส่วนใหญ่เป็นมาร์เทนไซต์ในปริมาณเล็กน้อย โดยมีออสเทนไนต์หรือเพิร์ลไลต์คงอยู่ซึ่งกระจายอยู่บนเมทริกซ์เฟอร์ไรต์หรือเบนไนต์ ซึ่งได้รับการเสริมความแข็งแกร่งโดยการทำให้เม็ดละเอียดหรือการตกตะกอนเสริมความแข็งแกร่งขององค์ประกอบโลหะผสมขนาดเล็ก เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กสองเฟสที่มีความต้านทานแรงดึงเท่ากัน จะมีความแข็งแรงของผลผลิตสูงกว่าและมีคุณสมบัติการดัดงอที่ดี และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการดัดและจับชิ้นส่วนที่ขึ้นรูปแล้ว
เหล็กเฟสเชิงซ้อนที่มีการขึ้นรูปที่ดีขึ้น (เหล็ก CH) มีพื้นฐานมาจากโครงสร้างเหล็กเฟสเชิงซ้อนแบบดั้งเดิม (เฟอร์ไรต์ + มาร์เทนไซต์ + เบนไนต์) และแนะนำเฟสที่แพร่กระจายได้ของออสเทนไนต์ที่สะสมไว้ มาร์เทนไซต์และเบนไนต์ ทำให้มีความแข็งแรงสูงและมีอัตราการขยายตัวของรูสูงขึ้น เฟอร์ไรต์ในเหล็กสามารถให้ความเป็นพลาสติกที่ดีขึ้น โดยอาศัยความเป็นพลาสติกที่เกิดจากการเปลี่ยนเฟสของออสเทนไนต์ที่คงอยู่ เพื่อให้เกิดการยืดตัวที่สม่ำเสมอและการยืดตัวทั้งหมดที่สูงขึ้น คอมโพสิตโครงสร้างหลายเฟสทำให้เหล็ก CH มีความแข็งแรงสูง และมีประสิทธิภาพในการขยายรูสูงและประสิทธิภาพการยืดตัวที่ดี
เหล็กชุบแข็งและเหล็กฉากกั้น (เหล็ก QP) เป็นเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษและมีความสามารถในการขึ้นรูปสูงที่ผลิตโดยใช้กระบวนการดับและแบ่งพาร์ติชัน โครงสร้างจุลภาคของเหล็กประกอบด้วยหลายเฟส เช่น มาร์เทนไซต์ + เฟอร์ไรต์ + ออสเทนไนต์คงตัว ใช้ความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษจากมาร์เทนไซต์และการเปลี่ยนแปลงความเป็นพลาสติกที่เหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง (TRIP) ของออสเทนไนต์ที่คงเหลือ ) ทำให้มีความสามารถในการขึ้นรูปได้ดีกว่าเหล็กกล้าที่มีความแข็งแรงสูงพิเศษแบบดั้งเดิม โดยมีอัตราส่วนผลผลิตต่อความแข็งแรงปานกลางและมีคุณสมบัติในการชุบแข็งในงานสูง และเหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงตัวถังและชิ้นส่วนด้านความปลอดภัยที่มีรูปร่างค่อนข้างซับซ้อนและมีความต้องการความแข็งแรงสูง
โครงสร้างของเหล็กมาร์เทนซิติก (เหล็ก MS) นั้นเป็นมาร์เทนไซต์เกือบทั้งหมด มักจะมีความต้านทานแรงดึงสูงและอัตราส่วนผลผลิตสูง ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนป้องกันการชนกันและชิ้นส่วนด้านความปลอดภัยที่มีความต้องการความแข็งแรงสูง ชิ้นส่วน.
เหล็กปั๊มร้อน (HS steel) คือการให้ความร้อนแก่แผ่นเหล็กให้สูงกว่าอุณหภูมิออสเทนไนซ์ แผ่นเหล็กที่ให้ความร้อนจะถูกประทับลงในแม่พิมพ์ การขึ้นรูปและการชุบจะเสร็จสมบูรณ์ในเวลาเดียวกัน และออสเทนไนต์จะถูกเปลี่ยนเป็นโครงสร้างมาร์เทนไซต์เต็มรูปแบบ บรรลุการปั๊มขึ้นรูปชิ้นส่วนที่มีความแข็งแรงสูงได้อย่างแม่นยำ และแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น การแตกร้าวของแผ่นเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเป็นพิเศษได้ง่ายในระหว่างการปั๊มเย็น การเด้งกลับอย่างรุนแรง ความยากในการขึ้นรูปชิ้นส่วนที่ซับซ้อน และการสูญเสียแม่พิมพ์อย่างรุนแรง ปัจจุบันความแข็งแรงของเหล็กขึ้นรูปร้อนอยู่ที่ 1300 ~ 2000MPa และส่วนใหญ่จะใช้สำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างและชิ้นส่วนด้านความปลอดภัย เช่น เสา B และคานป้องกันการชนกัน
โดยสรุป ในบรรดาวัสดุโครงสร้างโลหะ ความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกของเหล็กมีช่วงการปรับที่กว้าง ในเวลาเดียวกัน สามารถใช้กระบวนการต่างๆ เช่น การหล่อ การตี และการเชื่อม และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านยานยนต์
บริษัท GNEE STEEL มุ่งเน้นการจัดหาวัตถุดิบเหล็กสำหรับยานยนต์ที่เป็นมืออาชีพมากขึ้นและบริการเหล็กที่ปรับแต่งตามความต้องการ ติดต่อเราเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติม!
