汽车用钢的历史:从第一次工业革命到现代的钢铁王国

   日期:2024-06-24     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:225    评论:0    
核心提示:汽车用钢的历史从这时起,人类已经无法离开钢铁,并且对钢铁的需求与日俱增。汽车用钢的未来所以现在钢铁企业都挖空心思把汽车企业和自己绑到一条船上,毕竟这么多年的关系积累下来的人情还是有的,于是汽车和钢铁企业联合开发新型钢材的情况非常多,特别是日本企业。

来源|综合网

汽车用钢材的历史

人类对钢铁需求的第一次飞跃是在第一次工业革命时期,蒸汽机的发明首次将人类从繁重的体力劳动和依赖畜力的生产中解放出来,燃料驱动的机器将人类的生产效率提高了几个层次。

依赖钢铁的蒸汽机和织布机

蒸汽机车及其配套的铁轨也是钢铁的大量消耗者。

从此,人类已经离不开钢铁,对钢铁的需求量也日益增大。

第二次工业革命时期,汽车诞生了,同时钢铁行业也迈上了一个新台阶,汽车和钢铁真正联系在了一起。

如今,虽然现代汽车上已经看不到“奔驰1号”的标志,但它们仍然采用钢铁材质,甚至一些超级跑车也是如此。

汽车用钢的强度等级

现代汽车的车身由多种不同强度的钢材焊接而成。

汽车钢材强度表_汽车钢材表_车用钢材标号和强度等级

现代汽车的车身都是由不同强度的钢板焊接而成的,不同强度等级的钢板在不同受力环境下的位置使用,有些受力条件比较苛刻,不能使用厚钢板的位置,就使用强度最高的钢板,俗话说“好钢用在刀刃上”。

厂商公布的车身钢材强度图表

很多厂商宣称自己采用了“高强度钢”,但很少有厂商有底气公布车身各个部位钢材的强度图。有些厂商即便公布了车身强度图,也只是标明不同位置采用了不同强度的钢材,并没有标明钢材的具体强度值。其他品牌实力雄厚的企业甚至不屑于公布这些数据。

解释一下一些名词:日本人和韩国人把高强度钢称为高拉力钢。Mp(兆帕)是强度的单位,1Mp的强度相当于在1平方厘米(指甲盖大小)的面积上施加10kg(两个西瓜)的力,材料不变形。

根据公布的车身强度图表,最高强度钢材用量并不多,只在防撞梁和一些加强部位用到,大部分车身结构钢强度都不高,这是根据不同受力情况进行的设计,毕竟高强度钢价格昂贵,加工难度大。

因此,当你在厂家的宣传上看到“我们的车身是高强度钢”这样的标语时,千万不要误以为整辆车都是这种钢材,其实,或许只有四门防撞梁达到了这种强度。

冲压用新型钢材

冲压是车身生产的主要方法

冲压仍在模具中的车身部件

材料强度越高的问题就是加工难度越大。一般汽车都是通过冲压制造的,就是用模具把材料挤压成形,类似玩橡皮泥。现在汽车钢板的强度越高,对冲压工艺的要求就越高,而且现在深拉伸件也很多,材料容易出现裂纹、皱纹。

冲压损坏部件

上图零件为不合格冲压产品,钢板未按要求延伸成型,边角处是冲压最容易产生死角的地方,一般这些位置会出现撕裂、起皱等现象。

这也说明钢板在冲压过程中总会存在拉伸、与模具摩擦等问题,从而因内应力或表面损伤而导致冲压件出现缺陷。

侧围是汽车中最大的冲压件,也是成形难度最大的零件。

因此厂家在冲压时都会研究钢板的内部应力,想办法消除内部积累的应力,同时可以研究大面积冲压件的厚度,知道钢板在哪些部位拉伸比较严重,冲压深度多深才能保证钢板不会撕裂。

新钢材可解决冲压及高强度材料加工难题

为了从根本上解决高强度钢的冲压问题,目前汽车车身生产中正在使用一种新型钢材,这种钢材的基体为比较软而韧的铁素体,其中嵌入有硬度较好的马氏体,在冲压过程中比较容易成形,且成形后的材料具有相当的强度。

一些热处理的高强度结构件

车用钢材标号和强度等级_汽车钢材表_汽车钢材强度表

对于B柱这种需要加强的位置,有些厂家会采用热处理技术,B柱成型后会进行加热淬火,让钢材内部晶体结构更加完美,相当于做瓷器时,先将黏土捏成泥状,再加热凝固的过程,一般这些经过热处理的部位容易呈现黑色。

汽车用钢的耐腐蚀性能

低合金钢用于汽车制造

目前汽车用钢属于低合金钢范畴,是钢的一个分支,这种钢的主要成分是铁,只含有少量的合金元素,如碳、硅、磷、铜、锰、铬、镍等,这些合金元素的含量一般不超过2.5%。

低合金钢具有优良的加工性能和强度性能,同时还具有良好的耐腐蚀性能。普通低碳钢在自然环境中会形成一层棕红色的氧化层,这些氧化层非常疏松,也就是我们常说的铁锈。低合金钢在自然环境中会形成一层褐色致密的氧化层,紧密地附着在钢材表面,起到隔绝钢材内部不受外界进一步侵蚀的作用。这种防锈机理有点类似于铝合金、锌合金,但低合金钢的锈层往往需要数年的时间才能形成稳定的保护锈层,锈层颜色由淡黄色变成褐色,而铝合金形成保护锈层只需片刻。

耐候钢通常用于建筑外墙

耐候钢形成锈层后具有特殊的艺术效果,因此成为深受新锐设计师青睐的建筑材料。

由于这一特性,低合金钢又称为耐候钢(耐候腐蚀钢)。耐候钢通常用于制造车辆、船舶、桥梁、集装箱等,并在表面涂漆。但在建筑装饰领域,耐候钢是裸露使用的,因为裸露使用不会生锈,而且其产生的棕色锈层可以产生独特的艺术效果。因此,一些特殊的建筑经常使用焊接在一起的耐候钢板作为外立面。

随着钢材性能的提高,汽车制造商对防锈处理越来越粗心。

汽车钢材表_车用钢材标号和强度等级_汽车钢材强度表

而汽车方面,很多厂家越来越少使用底盘喷胶,也就是俗称的“底盘装甲”。很多新车底盘直接露出钢板,钢板表面只有原厂底漆和与外观一样的彩色油漆。这意味着这些车辆出厂时只经过电泳底漆和彩色油漆喷涂工序。只有前轮后面的溅水区域有一层薄薄的软橡胶涂层,用来防止车轮带来的沙石冲击底盘钢板。从这些变化看来,厂家对自己产品的耐腐蚀性能很有信心。

最成熟的公司会安装塑料底盘防护装置

护板下方的钢板仍是简单加工。

有些比较精致的厂家会在底盘上安装塑料护板,不仅可以防止沙石打到底盘钢板上,还能起到整理底盘气流的作用。而这些塑料护板下面就是只涂了一层底漆的底盘钢板。

网友们会认为这一层锈迹是质量问题

而对于悬架这种可更换的部件,厂家的处理就更加随意了。比如上图是论坛里一位网友的提问,说自己的车底盘生锈了。其实图中这些生锈的部件出厂时都是没有涂漆的。有些悬架部件是锻造的,由于锻造件精度较差,所以需要在其基础上再加工一些安装面,这些加工后的安装面往往没有涂漆,直接暴露在空气中,今天就会生锈。黄锈就是耐候钢的初始锈层。

类似的情况在试驾过程中很常见。

日常试驾过程中,经常观察车辆的悬挂和底盘,只要是钢制悬挂部分,就会出现图中的情况,这属于正常现象,车主完全不用担心。相比底盘悬挂这些看不见的部分,外观件的处理要精细很多,所以电镀、底漆、多层喷漆主要还是为了美观考虑。

集装箱也采用低合金钢制成,可以在海上使用十多年而不会出现任何问题。

汽车钢材表_汽车钢材强度表_车用钢材标号和强度等级

再比如集装箱,耐候钢制成的集装箱没有汽车那样复杂的镀锌、电泳底漆、多层喷漆等,在其生命周期内汽车钢材表,每天都要经受海风、海水、盐雾的腐蚀,运行环境比汽车恶劣得多。这些集装箱可以使用十几年都不会出问题,很多集装箱在十几年后经过翻新后,仍然可以使用。

汽车用钢不是随便用的汽车钢材表,贪图便宜的商家总是捡芝麻丢大局,技术员斗不过大老板。

凡事都有例外,中国总是有例外。前几年,某新成立的国产品牌用低碳钢造车,结果两年后底盘就锈穿了。最近又发生了这样的事情。有时候领导一时兴起做出的决定,真的很糟糕。商人参与技术问题的讨论,结果总是出乎意料。

汽车用钢的未来

目前汽车用钢板厚度已经降低到0.6mm,我认为这已经到达了钢板厚度的极限,不管钢板多薄,即使其本身强度再高,也会损失很多材料本身的结构稳定性。现在汽车钢板面临着越来越多新材料的挑战。铁的原子量决定了它的密度是无法改变的,通过减薄来减重的道路似乎已经走到了尽头。现在铝合金在高端轿车上逐渐推广,全铝SUV、采用全铝前端结构的5系、A6都在为此埋下伏笔。

捷豹的全铝车身

对于钢铁企业来说,汽车用钢约占其产品销售额的1/3,一旦市场被铝业公司抢走,后果将不堪设想。所以现在钢铁企业都在想方设法把自己和汽车企业绑在一起,毕竟多年积累的人情还在,所以汽车和钢铁企业联合研发新钢铁材料的情况比比皆是,尤其是日本企业。日本汽车企业很不愿意使用新材料,这么多年来,唯一出名的铝制跑车就只有本田的NSX,像R35这样的跑车,全部都是采用钢制车身,这么重的车,想要挤进超跑阵营,已经非常不容易了。如果采用轻量化材料,性能不是更好吗?

塑料盖越来越多

此外,塑料还对钢铁材料产生冲击。我们都知道,汽车外钢板只是起到成型和密封座舱空间的作用,几乎不承受应力。如果用塑料来制作汽车外壳,不仅价格便宜、容易成型,在行人保护、碰撞后自动恢复形状等方面也比传统低碳钢更有优势。塑料唯一的缺点就是阻燃性,不过可以通过添加阻燃材料来改善,因此很多塑料覆盖件也开始变得实用,比如Smart。

面对新材料的围剿,钢铁在汽车上还能用多久,令人怀疑。但由于现在社会还是商业社会,什么事都由商人说了算。钢铁企业积累了百年实力,金钱阻碍新技术进步的情况屡见不鲜。只要有足够的喘息空间,钢铁企业也可以顺利转型为综合性新材料企业,或者收购较为成熟的新材料企业。

 
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