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| 汽車用無縫鋼管應用研究 |
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發布者：管理員 發布時間：2014/7/23 閱讀：2247次 【字體：大 中 小】 |
無縫鋼管作為汽車生產中使用最重要的材料，在汽車行業起著至關重要的作用。可以說，無縫鋼管行業的發展促進了汽車產業的發展和創新，而汽車發展的需求同時也促使無縫鋼管向高質量、高性能方向發展。無縫鋼管企業和汽車行業所使用的汽車用鋼產品有許多種，汽車鋼可以用幾種不同的方式去分類。但從汽車生產商來看，汽車鋼的應用更重要。討論一些典型汽車用鋼在應用上的要求。
軋材：汽車用鋼主力
軋材是汽車用鋼中的最重要的種類，可能40%~60%的汽車用鋼都是通過軋制成形的鋼材，而這里主要想說的是商用車架構鋼板。與傳統的16MnL相比，具有高強度的新材料的屈服強度增加，但重量減小。另一個問題是黑面鋼。我們都知道，大部分做汽車架構所使用的熱軋鋼板必須進行酸洗，以除掉表面的氧化物涂層，但酸洗的過程中，可能使表面粗糙，且提高工藝成本。在歐洲和日本，一些無縫鋼管制造商將熱軋板的表面涂上一層Fe3O4，這類鋼受壓時表現良好，同時生產成本也較低。國內無縫鋼管企業也在研制和開發，但效果還不理想，我們希望能夠得到該產品質量穩定的供貨。
彈簧鋼：疲勞性能要求高
彈簧鋼主要用于懸架彈簧、氣門彈簧、穩定桿支撐彈簧和變速箱等。
板簧。板簧主要用于重型車輛的懸架。由于對輕便性、舒適性和可靠性的要求，對板簧的淬透性、工作應力和疲勞壽命都提出了新的挑戰。一汽的主要鋼材原料有60Si2MnA，55CrMnA和50CrVA。此外，我們還獨立開發了一些材料，比如50CrMnSiVNb和50CrMnMoVNb。隨著重型汽車的發展，板簧的負載要求逐步增加。一個彈簧片的厚度從13毫米增大到24mm甚至到50mm，因此良好的淬透性是必需的。對此，一汽又開發了一些新的材料，包括50CrMnVA和FAS3550，為輕量化板簧作出了巨大貢獻。
盤簧。盤簧被廣泛用于轎車和越野車，要求具有良好的抗疲勞性能和抗彈性衰減性能。盤簧材料主要是硅鉻系列鋼，通常需要熱定形。一汽的盤簧有多種材料，如60Si2MnA，50CrVA，50CrMnVA，50CrMnSiVNb和50CrMnMoVNb等。作為穩定桿和變速箱的支撐彈簧，材質有油淬回火彈簧鋼絲、低碳鋼絲、55CrSi等。其中大部分是由日本和韓國的公司生產，而中國的材料不能滿足性能需求。
扭桿彈簧。扭桿彈簧用于一些輕型車輛的懸掛系統，主要要求良好的抗疲勞性能。有兩種熱處理溫度不同的材料用于扭桿彈簧，一種材料是感應淬火的碳鋼45鋼、40Cr鋼；另一種彈簧鋼需要淬火和回火，如60Si2MnA、50CrMnVA、50CrMnMoVNb和45CrNiMoVA等。
穩定桿。穩定桿是汽車轉彎時使車身保持穩定的裝置，形狀通常比較復雜。穩定桿分空心和實心兩種。中空的穩定桿可以減少30％~40％的重量，已被用于重型車輛，空心穩定桿的典型材料有30CrMoA、35CrMoA和35Mn2等。而60Si2MnA、40CrMnVA、55CrMnA和55CrSiA等常見材料用于實心穩定桿。
硅鋼：機械性能是關鍵
硅鋼作為磁導材料，在驅動馬達上發揮了顯著的作用。它的重量占驅動電機總重量的一半以上，成本是總成本的40％。整個電力驅動馬達是由硅鋼電磁的性能決定的，驅動馬達的穩定性深受硅鋼機械性能的影響。
應用于汽車的驅動電動機與其他的驅動電機相比有其自身的特點。首先汽車的驅動電機需要的頻率高。在其他行業中，驅動電機的頻率通常為60~120Hz，而在汽車行業中驅動電機到1000Hz的頻率。第二，因為頻率高，汽車驅動馬達要在200℃左右的高溫下工作，這會影響材料的性能。最后，高工作頻率和高轉速（約12000RPM）決定了汽車電機必須要有良好的機械性能和疲勞性能。
世界上2/3的硅鋼是在中國生產的，而最先進的產品則是由日本新日鐵生產的。近年來，中國成為最大的硅鋼供應商。但是，現在沒有標準的材料和測試技術，成為一汽和整個行業研究和開發的障礙。
我們認為，電機的屬性應該受到關注，比如硅鋼的磁性、厚度和永久磁特性。其次，我們必須解決在電機制造中的問題，包括成形性、可焊性和硅鋼熱處理。最后，電機在應用程序中，硅鋼的機械性能（特別是抗疲勞性能）、物理參數和絕緣層需要更深入的討論。到目前為止，一汽已建立了硅鋼的一些標準和測試技術，并不斷從事著硅鋼開發、應用和測試技術的研究。
同時，要共同努力解決以下幾個問題。首先，無縫鋼管企業生產用于汽車的電機硅鋼應該具有較高的經濟效率和可靠性并且環境友好。其次，我們應該制定高溫和高頻下硅鋼的性能測試方法和標準。再其次，希望無縫鋼管公司可以共享設計的汽車電機的數據，或者合作研究。
非調質鋼：高強度和延展性
2000年以后，一汽與東北特殊鋼集團有限責任公司合作，開發出斷裂分離連接桿FAS2271和FAS2237、前軸鋼FAS2225、曲軸FAS2239和低成本的非調質鋼FAS2241。一汽為前軸還制定了FAS2340計劃。
非調質鋼的發展趨勢是提高強度和延展性。因此，在研究和推廣過程中，應注意以下幾點：首先，非調質鋼的應用對汽車產業和無縫鋼管企業都有利，雙方應該聯手不斷發展和傳播這種產品。其次，我們認為應著重開發具有高強度和高延展性的非調質鋼。再其次，非調質鋼的標準要不斷改進。最后，應持續研究低成本的非調質鋼。
螺栓：汽車行業用量大
如今，汽車行業是螺栓最大的消費市場，其需求是螺栓全部銷量的23.2％。中國螺栓的生產量是全球的25%左右，其中40％用于出口。中國已經成為螺栓最大的生產國和出口國。據統計，一輛汽車或輕型車輛上大約有4000個螺栓，凈重50千克，而一個中型或重型車輛上大約有7500個螺栓，重90千克，其中4/5是高強度的螺栓。螺栓的成本占一個車輛的2.5％~3％，是零件總數的40％。
一汽大部分的螺栓是由吉林某緊固件公司提供的，他們使用的材料有一定的標準。比如，ML42CrMo（SCM440）鋼用于12.9級螺栓，ML35CrMoZ（SCM435）鋼用于10.9級螺栓，ML40Cr鋼用于8.8級螺栓。高強度材料用于螺栓的例子，就是中國標準中的ML35CrMo（GB/T6478-2001），在國際標準中被稱為34CrMo（ISO863.1）。此外，德國KAMAX公司和日本AoyomaSeisakusho公司也同時生產這種材料。作為發動機部件的高強度螺栓材料通常是進口的，從德國進口的型號通常是27MnB4、23MnB4、32CrB4和32CrMo4（DINEN10263-4）；從日本進口的型號通常是SCM435、SCM440（JISG4053），材料主要用于10.9級螺栓硼鋼。
2000年后，汽車和機械行業對于高耐壓和輕量化的需求促使螺栓強度改善。12.9級螺栓的應用問題在世界各地的許多國家被廣泛研究并得以解決。一汽通過實際使用過程中遇到的問題，給鋼材供應商提出一些建議。首先，螺栓鋼的質量和可靠性有待提高。減少硫、磷元素含量以提高無縫鋼管純度，能夠提高鋼的延展性，繼而提高螺栓的可靠性和工作壽命。其次，無縫鋼管企業應加強對產品品質的完善，研發耐高溫的螺栓。
齒輪鋼：測試標準不斷建立
在一汽，齒輪鋼主要用于發動機、變速箱和車橋。一汽之前使用的是由蘇聯開發的鉻錳鈦系列齒輪鋼。20世紀90年代引進技術后，先后自主開發了一些新鋼種，包括錳鉻系列鋼、鉻鉬鋼系列鋼和鉻鎳鉬系列鋼。隨著齒輪鋼和齒輪加工設備的不斷提高，一汽的齒輪鋼已經達到了ISO標準中ME強度等級。現在，一汽有22種齒輪鋼標準，其中7個通常使用于卡車，它們分別為20CrMnTiH、20CrMoH、22CrMoH、20CrNiMoH、SAE8620H、FAS3220H和FAS3420H。
在開發齒輪鋼的過程中，須進行大量實驗材料的性能測試，其中6項測試包括繪制CCT曲線和TTT曲線、旋轉彎曲疲勞試驗、彎曲疲勞試驗、熱處理后的接觸疲勞試驗、變形實驗和基本特性實驗。齒輪鋼的質量應由鋼材供應商嚴格控制，包括硬化能力和條帶狀結構。一汽希望與無縫鋼管企業合作，制定齒輪鋼的帶狀結構標準。
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