Закаленная сталь | Сталь PHS для автомобилестроения

Прессованная закаленная сталь (PHS) — это современный материал, широко используемый в современном производстве и автомобилестроении. Известный своей высокой прочностью и исключительной формуемостью, PHS стал предпочтительным выбором для компонентов, требующих прочной и легкой конструкции. 

В этом руководстве рассматриваются основы прессованной закаленной стали, ее механические свойства, производственные процессы, области применения и преимущества для современных отраслей промышленности.

Что такое закаленная сталь?

Press Hardened Steel (PHS), также называемая горячештампованной или горячеформованной сталью, является типом сверхпрочного материала. Эта сталь характеризуется превосходным соотношением прочности к весу и способностью формировать сложные геометрические формы. Она обычно используется в стойках A и B, усилителях бампера и поперечинах. 

Процесс закалки под давлением позволяет формировать из сверхпрочной стали сложные, прочные детали, которые было бы трудно или невозможно изготовить с помощью традиционных методов холодной штамповки.

Процесс изготовления включает нагрев стальной заготовки до температуры около 900°C, формовку в горячем состоянии и быструю закалку в охлажденных штампах. Эта термическая обработка преобразует микроструктуру стали в полностью мартенситное состояние, обеспечивая чрезвычайно высокую прочность и повышенную износостойкость. Сварка PHS также очень эффективна и хорошо совместима с различными методами соединения.

Химический состав закаленной стали

Прессованная закаленная сталь в основном состоит из низкоуглеродистого сплава марганца и бора. Содержание углерода относительно низкое, что обеспечивает сохранение стали достаточно пластичной для формования перед термической обработкой. Марганец добавляется в больших количествах, что повышает как прочность, так и надежность, сохраняя при этом эффективные сварочные характеристики.

Критически важным элементом в составе является бор, обычно присутствующий в небольших количествах от 0,002% до 0,004%. Даже эта крошечная добавка оказывает существенное влияние, улучшая закаливаемость стали. В процессе закалки под давлением бор помогает обеспечить полное превращение стали в мартенсит, микроструктуру, отвечающую за исключительную прочность и долговечность материала.

Механические свойства закаленной стали

• Высокая прочность на разрыв

Прочность на растяжение закаленной прессом стали может достигать 2000 МПа, что делает ее одним из самых прочных вариантов для применения в строительстве.

• Исключительная текучесть

Типичный предел текучести около 1000 МПа позволяет стали выдерживать большие нагрузки без остаточной деформации.

• Прочность и твердость

Полностью мартенситная микроструктура, достигаемая за счет быстрого охлаждения, обеспечивает превосходную твердость и износостойкость, гарантируя длительную работу даже в сложных условиях.

• Точность и стабильность размеров

В отличие от обычных сталей, закаленная под давлением сталь практически не имеет пружинящего эффекта после формовки. Это гарантирует, что компоненты сохраняют точные размеры и правильно вписываются в сложные узлы.

• Формуемость, зависящая от температуры

При повышенных температурах закаленная под давлением сталь становится очень пластичной, что позволяет создавать сложные формы и конструкции, которые невозможно создать с помощью традиционных процессов холодной штамповки.

Процесс закалки под прессом

Прямой процесс

Заготовка равномерно нагревается до температуры около 900°C, что позволяет микроструктуре стали полностью аустенизироваться. Как только заготовка достигает желаемой температуры, ее быстро переносят в формовочный штамп. Пока сталь еще горячая, она формуется в свою окончательную геометрию. В то же время штамп быстро охлаждает материал, чтобы зафиксировать его высокопрочную мартенситную микроструктуру.

Такой подход позволяет создавать сложные конструкции деталей и обеспечивать единообразие характеристик материала по всей детали.

Косвенный процесс

Косвенный процесс начинается с формирования стальной заготовки при комнатной температуре. После первоначального формования сталь обрезается и штампуется до почти конечных размеров. Затем заготовка снова нагревается и быстро закаливается в охлажденном штампе, что переводит сталь в полностью закаленное состояние.

Этот процесс часто выбирают для деталей со сложной геометрией или когда требуется особое покрытие.

Ключевые этапы процесса прессовой закалки

• Формовка и закалка: В прямом процессе заготовка формируется в горячем состоянии и немедленно закаливается в штампе. В непрямом процессе сначала происходит формовка, затем повторный нагрев и закалка.
• Управление охлаждением: Система охлаждения штампа обеспечивает быстрое и равномерное охлаждение стали. Это контролируемое охлаждение имеет решающее значение для достижения желаемой твердости и прочности.

Применение закаленной стали

Прессованная закаленная сталь является критически важным материалом в автомобильной промышленности, особенно для компонентов, критически важных для безопасности. Ее высокая прочность, размерная точность и способность формировать сложные формы делают ее хорошо подходящей для ударопрочных конструкций. Основные области применения включают:

• Стойки A и B
• Дверные усиления и боковые противоударные балки
• Поперечины и рейлинги на крыше
• Бамперы и системы управления столкновениями
• Компоненты защиты аккумулятора электромобиля

Преимущества PHS для автомобильной промышленности

Улучшения безопасности

Компоненты PHS повышают эффективность при столкновении, эффективно поглощая и передавая силы удара. Их высокая прочность гарантирует, что критически важные для безопасности конструкции, такие как передние и средние стойки, остаются нетронутыми, способствуя лучшей защите пассажиров.

Легкая конструкция

Исключительная прочность PHS позволяет использовать более тонкие и легкие детали, что помогает снизить общий вес автомобиля. Этот уменьшенный вес повышает энергоэффективность и снижает уровень загрязняющих веществ, что соответствует все более строгим нормативным требованиям.

Оптимизированное производство

Облегчая создание сложных форм, PHS устраняет необходимость в нескольких деталях и сварных швах. Это упрощение производства сокращает время сборки и повышает общее качество и согласованность структур транспортных средств.

Эффективность затрат с течением времени

Хотя PHS требует передовых методов производства, его легковесность и способность объединять компоненты приводят к экономии материалов. Кроме того, прочность и длительный срок службы деталей PHS снижают расходы на техническое обслуживание и замену в течение жизненного цикла транспортного средства.

Изучите решения в области автомобильной стали с SteelPro Group

SteelPro Group предлагает широкий ассортимент сталей автомобильного класса, предназначенных для изготовления кузовных конструкций и элементов усиления, таких как: DP590, DP980, и ПОЕЗДКА780. Наши продукты доступны с различными вариантами покрытия, включая AS, GI, GA и GP, что обеспечивает надежную работу в различных условиях. Кроме того, мы предлагаем базу данных по применению материалов для поддержки ваших потребностей в разработке. 

Свяжитесь с SteelPro Group сегодня, чтобы узнать, как наши передовые стали могут повысить безопасность, прочность и эффективность ваших автомобильных проектов.