Введення
Автомобілебудування є одним з найбільших споживачів конструкційних матеріалів у світі. При цьому зростання вимог до ресурсів формує конкуренцію між виробниками різних матеріалів, стимулює прогрес у розробці їх нових видів і підвищення якості.
Незважаючи на збільшення використання в автомобілебудуванні нових конструкційних матеріалів, провідну роль у виробництві продовжує грати сталевий прокат. Так, в середньому, на російський легковий автомобіль витрачається 75% готового прокату, метизів та сталевих труб, а 25% складають ливарний чавун, кольорові метали, пластмаса, гума, скло та інші матеріали. Поступаючись пластмасам і легким металам за питомою вагою, сталеві вироби забезпечують більш високу міцність і, відповідно, надійність і безпека.
За часів СРСР споживання сталі в галузі було набагато вище при порівнянних обсягах випуску автомобілів через використання більш ресурсоємних технологій. Так, у 1990 р при обсязі виробництва автомобілів на рівні 1820000. Од. споживання всіх видів прокату чорних металів становило 3640000. т, а в 2008 р, при близькому обсязі виробництва автомобілів (1800000. од.), їх споживання досягло лише 2,5 млн. т.
Вимоги автомобілебудівників до якості сталі є складовим елементом загальних вимог до сучасного автомобілю. З плином часу вони зазнають певних змін. Перш за все, це пов'язано зі зростанням вимог до ваги автомобіля: чим він менший, тим економічніше витрачається пальне, знижується навантаження на навколишнє середовище, і з'являється можливість додавати більше опцій і обладнання. Другий напрямок - підвищення норм безпеки, виконання яких вимагає максимального зміцнення силового каркаса кузова для захисту людей і деформованості зовнішніх елементів для поглинання удару.
Третім напрямком є ??вартість виробництва, подальшого обслуговування та утилізації. Саме цей фактор забезпечує збереження лідируючих позицій стали в порівнянні з іншими матеріалами, оскільки сталь схильна многократномуреціклінгу: старі транспортні засоби можна утилізувати, і вже колишню в експлуатації сталь використовувати для виробництва нового автомобіля.
Таким чином, автомобільна промисловість пред'являє до стали дуже високі вимоги, оскільки в першу чергу вона повинна задовольняти двом діаметрально протилежним критеріям. З одного боку, вимогу щодо зниження маси виробів припускає використання високоміцних матеріалів, з іншого - зростання вимог щодо технологічності виробництва - застосування високопластичних матеріалів.
У залежності від співвідношення показників міцності і пластичності (штампуемость), в даний час виділяють три основні класи холоднокатаних сталей для автопрому.
По-перше, це м'які сталі (Mildsteels), практично не відрізняються за марками від тих, що були освоєні і випускалися ще в часи СРСР, лише з більш жорсткими вимогами до хімічного складу, і так звані стали IF (особливо низьковуглецевих - стали вільні від атомів впровадження) і IS (ізотропні). Вони легко штампуються і застосовуються для виготовлення зовнішніх панелей. Категорія м'яких сталей досі є найбільш поширеною для російської автомобільної промисловості. М'які сталі використовуються в дверях, капоті, даху, де потрібна метал дуже глибокої витяжки. Основний недолік звичайних низьковуглецевих сталей - знижені показники міцності: при аварії автомобіль, виконаний з таких сталей, дуже сильно деформується, ймовірність отримати травми людині висока.
По-друге, це високоміцні сталі (High-strengthsteels, HSS). Міцність в них досягається не за рахунок іншого хімічного складу, а в результаті змін кристалічної решітки металу (фазових перетворень), які відбуваються в результаті більш складною технологічної обробки. У російських автомобілях стали підвищеної категорії міцності використовуються в основному для деталей силового каркаса машини, оскільки вони повинні витримувати підвищені навантаження.
З початку XXI століття все більше застосування в автомобілі знаходять так звані особливо високоміцні сталі (Advanced-high-strengthsteel, AHSS). На відміну від високоміцних сталей, міцність і штампуемость в цьому класі досягається наявністю двох і більше типів кристалів (фаз) різної твердості. Досягається це ще більш складної механічної і температурної обробкою - термомеханічної обробкою.
Останнім часом виділяють ще й четвертий клас - ультрависокопрочние сталі (Ultra-high-strengthsteels, UHSS). До нього відносять стали нового покоління, які в порівнянні з першими трьома класами мають більшу міцність при значно кращій штампуемость. Основним механізмом зміцнення міцних, високо- і ультра високоміцних сталей є контрольована прокатка з формуванням дрібнодисперсного ферито-бейнітной структури з мікролегуванням ванадієм, ніобієм для дис...
