PPT應用越來越廣泛
PPT應用越來越廣泛,而工作匯報型PPT則是其應用最主要的領域。工作匯報PPT該怎么做?這正成為一門學問。
年終需要總結、項目需要總結、活動需要總結、課題需要總結、學習需要總結、執(zhí)行更需要總結……有工作,就需要總結;有總結,自然要匯報。
我們已經(jīng)告別了對著領導念稿子的年代,那是呆板、落后、枯燥、平淡的代名詞。信息化讓我們正迎來工作匯報的PPT時代,而首當其沖的,自然是政府、大中型企業(yè)、公用事業(yè)單位,目前的工作匯報PPT的應用也主要限于以上幾個類型。
工作匯報PPT制作的幾個典型特點和標準:(1)用色傳統(tǒng)一些
商務藍、中國紅、簡潔灰,是中國的大眾色,也是領導比較容易接受的顏色。
(2)背景簡潔一些因工作匯報PPT的內容較復雜,所以背景一般都是由色塊、線條以及簡單點綴圖案組成,部分領導也喜歡有一些亮光之類的點綴色。放置內容的空間盡可能開闊。
(3)框架清晰一些
工作匯報一般由這幾部分組成:前言或背景、實施情況、成績與不足、未來規(guī)劃等。
(4)文字保留一些經(jīng)常情況下,工作匯報PPT的制作人不是匯報人,所以要盡可能根據(jù)匯報人的演示特點制作,有時候會出現(xiàn)匯報人會不熟悉內容、心理緊張、應對領導深入提問等情況,所以,在前言、內頁、圖表等要盡可能保留一些提示性文字。
(5)圖表豐富一些政府、國有企業(yè)、事業(yè)單位領導一般喜歡豐富的圖表,以彰顯專業(yè)性和嚴肅性,同時也避免了傳統(tǒng)PPT的呆板;這些圖表,更傾向于艷麗的圖表色彩、立體的圖表質感、內容與背景高度對比的畫面風格。
(6)圖片多樣一些背景圖、點綴圖標、襯托圖片等適當放置,“眼見為實”是人的普遍心理,圖片的大量應用會大大增加業(yè)績的說服力。
(7)動畫適當一些
傳統(tǒng)觀點認為,工作匯報PPT簡潔明了,無需動畫。近年來,PPT動畫的應用已經(jīng)深入人心,特別是邏輯動畫的應用,不僅僅讓PPT變得鮮活,更有利于理清思路、強化PPT的說服力。在國有單位,不要動畫是不行的,但動畫過花也是萬萬不能的。
擴展閱讀:幾年來熱成形制造的零件的應用越來越廣泛
幾年來熱成形制造的零件的應用越來越廣泛。在最近的一款大眾汽車模型中,熱成形的部分占據(jù)了整個車身重量的15%。典型的模壓硬化鋼(PH鋼)22MnB5是利用Ti和B微合金化的。鋼板在沖壓前加熱到950°C附近,然后在一個水冷模具中加壓。這種材料的熱成形性非常好,而且由于模具淬火,最終的零件的強度可以達到大眾汽車提到的1500MPa。在豐田汽車公司提到的另一種工藝中,零件是經(jīng)過恢復性退火的冷軋材料通過冷變形得到的,然后在經(jīng)過感應加熱和淬火使得沖壓后的零件局部淬硬。馬氏體最終的強度是由鋼中的含碳量水平和沖壓后的冷卻速率決定的。
為降低汽車自重,正越來越多地采用鋁合金或非金屬材料,這對鋼鐵材料構成了嚴峻挑戰(zhàn),從上世紀90年代中期開始,世界范圍內的鋼鐵企業(yè)紛紛聯(lián)手應對,其中以ULSAB系列項目最為著名,該項目的試驗成功,通過材料開發(fā)及相關工藝技術的開發(fā)應用,使鋼鐵材料在汽車工業(yè)中的龍頭地位得以穩(wěn)固。1汽車高強度鋼板的定義和分類
對于高強度鋼板,目前尚無統(tǒng)一的定義和分類方法,以下是部分國家和組織對于高強度鋼板的定義和分類。1.1國內
國內對汽車用高強度鋼板傾向于分為兩類:
普通高強度鋼板抗拉強度或屈服強度相對較低,或采用傳統(tǒng)工藝或傳統(tǒng)工藝少許改進即能生產(chǎn)出來高強度鋼板。如烘烤硬化鋼板、含磷鋼板、高強度IF鋼板以及HSLA鋼板等。先進高強度鋼板需要采用先進設備及工藝方法才能生產(chǎn)出來的鋼板,如雙相鋼板(DP鋼板)、復相鋼板(CP鋼板)、相變誘發(fā)塑性鋼板(TRIP鋼板)和馬氏體鋼板(M鋼板或Mart鋼板)等。1.2日本
將抗拉強度不低于340MPa的冷軋鋼板和抗拉強度不低于490MPa的熱軋鋼板通稱為高強度鋼板(HSS)。1.3德國(BMW)
高強度鋼板(HSS)屈服強度高于180MPa(包括180MPa),低于300MPa的鋼板。
先進高強度鋼板(AHSS)屈服強度高于300MPa(包括300MPa),低于600MPa的鋼板。
超高強度鋼板(UHSS)屈服強度高于600MPa(包括600MPa)的鋼板。1.4ULSAB組織
ULSAB組織將高強度鋼板分為兩類:屈服強度為210~550MPa的鋼板定義為高強度鋼板(HSS);屈服強度大于550MPa的鋼板定義為超高強度鋼板(UHSS)。1.5國際鋼鐵協(xié)會(IISI)
把高強度鋼板從定性概念上定義為高強度鋼板(HSS)和先進高強度鋼板(AHSS)。2高強度鋼板的品種介紹2.1普通高強度鋼板(1)高強度IF鋼板是在IF鋼的基礎上,添加不同類型的強化元素(如固溶強化元素P、Mn、Si)和適當?shù)能堉乒に嚳刂,使鋼材在保證良好塑性和沖壓性能的同時,擁有較高的強度,滿足復雜形狀轎車沖壓件性能要求。
(2)烘烤硬化鋼板(BH鋼)包括IP鋼烘烤硬化鋼板和低碳烘烤硬化鋼板兩種。特點是鋼板沖壓成形前具有較低的屈服強度,通過沖壓成形后的涂漆烘烤工藝使鋼板的屈服強度增加。
(3)含磷鋼板利用磷在鋼中的固溶強化作用進行強化。含磷鋼板可以用來沖制一些形狀比較復雜的汽車沖壓件。
(4)超低碳含磷鋼板特點是具有良好的深沖性、塑性和韌性,P、Mn、Si等元素的固溶強化作用保證了其強度。
(5)各向同性鋼板(IS鋼)冷軋各向同性鋼屬于低碳微合金鋼,主要用于汽車外板,目前在歐洲已商品化,產(chǎn)品大類分為冷軋普板、電鍍鋅、熱鍍鋅和熱鍍鋅合金化產(chǎn)品,這類產(chǎn)品主要在歐洲系列車型上使用較多,日系汽車很少使用。
(6)低合金高強度鋼板汽車用熱軋低合金高強度鋼板,也稱為F-P型低合金高強度鋼板,在現(xiàn)代熱軋低合金高強度鋼板中,藉助添加合金元素而使鋼得以強化的主要機制有晶粒細化、析出強化、固溶強化甚至相變強化等。2.2先進高強度鋼板(AHSS)
(1)雙相鋼DP鋼基體為軟的鐵素體,在其上分布硬質的馬氏體,兩者分別確定材料的低的屈服強度和高的抗拉強度。雙相鋼還具有低的屈強比、高的加工硬化指數(shù)、高的烘烤硬化性能、沒有屈服延伸和室溫時效等特點。一般用于需高強度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也較嚴格的汽車零件,如車輪、保險杠、懸掛系統(tǒng)及其加強件等,隨著鋼種性能和成形技術的進步,DP鋼也大量用于汽車的內外板零件。
(2)貝氏體鋼板熱軋貝氏體鋼有貝氏體雙相鋼(F+B)和貝氏體鋼(B)。其主要添加元素為Si、Mn、Nb、Cro其重要特性是具有優(yōu)良的翻邊性能,很適合沖壓汽車支撐部件類要求厚度較大、尤其是翻邊性能良好的部件。
(3)相變誘導塑性鋼TRIP鋼具有高延伸率的本質是應變誘發(fā)殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體,同DP鋼相比,TRIP鋼的起始加工硬化指數(shù)小于DP鋼,但是TRIP鋼的加工硬化指數(shù)在很長的應變范圍內仍保持較高,特別適合要求具有高脹形性能的情況。
(4)復相鋼CP鋼的組織特點是細小的鐵素體和高比例的硬相(馬氏體、貝氏體),而且通過析出強化而得到進一步的強化,含有Nb、Ti等元素,具有高的沖擊能量吸收能力和好的擴孔性能,特別適合于車門防撞桿、保險杠和B立柱等安全零件。
(5)馬氏體鋼馬氏體鋼的生產(chǎn)是通過高溫的奧氏體組織快速淬火轉變?yōu)榘鍡l馬氏體組織,其最高強度可達1500MPa,是目前商業(yè)化高強度鋼板中強度級別最高的鋼種。主要用于成型要求不高的車門防撞桿等零件代替管狀零件,減少制造成本。2.3近幾年發(fā)展起來的鋼板新品種(1)熱沖壓鋼板近年開發(fā)了材料的熱沖后進行熱處理的新技術。這種技術應用于可以熱處理強化的鋼板,例如含B鋼板,將其加熱到900℃左右進行沖壓成形,大幅度降低了成形抗力,提高了材料的成形能力。沖成零件后,立即利用余熱進行淬火處理。目前處理后的抗拉強度可以達到1500MPa左右。處理完的零件需進行噴丸處理,以去除氧化鐵皮,改善表面質量。
近年來生產(chǎn)上普遍采用的是帶有Al-Si預涂層的鋼板,可以在熱沖壓前的加熱過程中避免氧化,熱沖壓后表面形成Fe-A1-Si合金化層,零件無須噴丸清理,可直接涂裝,并且零件的形狀精度較好。典型牌號有Arcelor的Usibor1500P和預涂層的22MnB5等。
(2)TWIP鋼TWIP鋼的最大特點是強塑積高,可以達到50000MPa%,為TRIP鋼的2倍以上。TWIP鋼可以象DDQ級沖壓板一樣,沖壓出復雜形狀的零件,但強度卻要高出2~5倍;其抗拉強度與熱處理鋼相當,而塑性卻較熱處理鋼高10倍以上。TWIP鋼的塑性變形的主要機制是位錯滑移,這會導致非常劇烈的加工硬化,從而導致TWIP鋼非常強的加工硬化能力和非常大的延伸率。這種性能即使在高應變速率下仍然保持著,因而在撞擊等高應變過程中,可以保證汽車非常高的安全性。3高強度鋼板在汽車上的應用情況
在日本,高強度鋼板應用比例的提升已經(jīng)成為新車型規(guī)劃的重要內容(新車型推出周期為2~3年),在新車型籌劃階段開始即對相應的高強度鋼品種進行充分試驗,以保證在新車型推出時,同步實施高強度鋼板在各類零件上的應用。在201*年前后,日本的汽車公司已經(jīng)將DP和TRIP鋼用于量產(chǎn)汽車。
寶馬汽車公司為滿足歐洲被動安全法規(guī)要求,在201*年推出的新車型中大幅度提高了高強度鋼板的應用比例,圖1(a)、(b)為1999和201*年投產(chǎn)車型用材強度的變化情況。
圖2為FIAT最新開發(fā)車型高強度鋼的應用部位及比例,其熊貓車型高強度鋼應用比例從201*年的52%提高到201*年的67%。
為適應日趨嚴格的安全法規(guī)的要求,歐洲和美國有越來越多的加強類零件采用熱沖壓成形制造。致使熱成形用鋼板的需求量快速增加,201*年,歐洲熱沖壓成形用鋼板的用量為6~8萬噸,預計201*~201*年,這一數(shù)字將增加到30萬噸。美國和日本也有同樣的趨勢。預計201*~201*年間,世界范圍內將新建20條以上的熱沖壓生產(chǎn)線。熱沖壓成形工藝非常適合于制造加強梁、防撞桿及保險杠等在發(fā)生沖撞時能夠起到約束變形作用的被動安全件。專家預測,這種零件的應用將不斷增加,圖3為可利用熱沖壓成形工藝成形的汽車零件。4結語與國外汽車高強度鋼板的應用相比,國內自主開發(fā)的車型,無論在高強度鋼板的應用強度級別,還是應用比例方面,都存在著較大的差距,當然,在高強度鋼板的研制和生產(chǎn)方面,差距也是比較明顯的,這就需要汽車企業(yè)與上游的鋼鐵企業(yè)共同努力,加強更具長效和實效機制的技術合作,以下游需求帶動上游開發(fā),以上游開發(fā)促進下游應用,上下**業(yè)攜手共進,必將有力推動兩個行業(yè)的發(fā)展和技術進步,使高強度鋼板在汽車上的應用效果和比例邁上一個新的臺階。
20世紀90年代以來,汽車環(huán)保、安全和節(jié)能技術法規(guī)的日益嚴格和用戶對汽車產(chǎn)品要求的不斷提高,成為當今汽車產(chǎn)品技術進步的基本動因。作為最常用的汽車車身結構材料,鋼鐵材料的地位不論在整個車身還是專門用途方面,都受到了鋁、塑料、鎂等低密度材料的巨大挑戰(zhàn)。而這種挑戰(zhàn)也促使了鋼鐵行業(yè)開發(fā)出新型鋼種,使汽車更輕、更安全,且使用性能更好,在低成本的車身結構材料競賽中與低密度材料競爭。
201*年12月,巴西礦冶公司(CBMM)與TMS在巴西Araxa市共同組織召開了"汽車用鈮微合金化薄鋼板國際研討會",在這次國際研討會上,世界各大汽車制造商闡述了為滿足輕量化的同時保持或提高車輛全面的安全性要求,在白車身上使用先進鋼鐵材料的趨勢,突出了現(xiàn)代高強度鋼在最近的輕型車身上的大量使用,不僅得到了適宜的車身重量,同時還降低了成本,達到了排放控制、安全性、駕駛性能和使用壽命的要求。本次會議所有闡述的用來生產(chǎn)汽車車身的高強度鋼中,含鈮高強度微合金鋼的應用最為廣泛。因為它能夠通過鹽浴退火和連續(xù)退火來生產(chǎn),其機械性能的公差很小。微合金高強度鋼對所有的表面處理都非常適合,例如電鍍鋅和退火鍍鋅。此外,這些鋼種可以達到最大范圍的厚度規(guī)格和寬度規(guī)格。一些最先進的車身結構已經(jīng)采用了高達45%的微合金高強度低合金鋼。
研究表明,鈮微合金化是鋼性能優(yōu)化的最有效途徑之一:Nb的基本作用通過細化晶粒提高強度的同時又改善塑韌性;低合金理念對焊接過程是有利的;晶粒細化同樣會產(chǎn)生更均勻的微觀組織,改善成形行為,尤其是在成形過程中出現(xiàn)應力集中,像彎曲成形和拉伸翻邊等過程;通過促進或阻礙特定相的形成,Nb可以對相變行為產(chǎn)生重要影響,利用這一點可開發(fā)出更好的控制工藝,并且在生產(chǎn)復相鋼時優(yōu)化其性能;在生產(chǎn)烘烤硬化鋼或高強度無間隙原子鋼時,NbC沉淀的形成可以使超低碳鋼的鐵素體基體中的碳部分或全部地被凈化。201*年歐洲汽車生產(chǎn)中,每輛車按純Nb計總消耗在60~100g之間,其中包括了剪切廢料中的損失。這表明在整個白車身中Nb的成本消耗不到兩美元。可以斷定,鋼的鈮微合金化是車身減重技術中成本最優(yōu)化的方法之一。
眾所周知,中國的汽車工業(yè)的發(fā)展自上個世紀80年代以來發(fā)展迅速,進入本世紀后,發(fā)展勢頭更加強勁,成為繼美國、日本、德國之后的世界第四大汽車生產(chǎn)國。而隨著中國入世,中國汽車工業(yè)與國際汽車工業(yè)的融合不斷深化,跨國公司開始全面進入中國汽車產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié),目前排名世界汽車工業(yè)前15名的國際轎車生產(chǎn)商已全部在中國合資或合作。
中國汽車市場目前占據(jù)了世界汽車市場1/20的份額。按10%年增長率計算,預計到201*年,中國汽車年產(chǎn)量將達到600萬輛,占世界汽車市場的1/10。隨著汽車產(chǎn)量和保有量的迅速提高,中國已經(jīng)成為世界汽車市場的重要組成部分。
在伴隨中國汽車工業(yè)發(fā)展的同時,我國鋼鐵業(yè)也不斷適應要求,汽車用鋼的國產(chǎn)化比例不斷提高。從20世紀80年代之后開發(fā)出許多品種的含鈮鋼板,如熱軋含鈮鋼板主要有汽車結構用鋼QSTE340TM-QSTE500TM(Nb-Ti),汽車大梁鋼板420L-510L(Nb),滾形車輪用鋼RCL420(Nb),雙相鋼板RS50、490SXR、540SXR(Nb)及汽車傳動軸管用鋼440QZR、480QZR(Nb)等。通過Nb的細晶強化及沉淀強化,含鈮熱軋鋼板具有較高的強度,較好的延展性和穩(wěn)定的性能。自90年代起中國汽車工業(yè)廣泛應用含鈮熱軋汽車板。而目前以寶鋼、鞍鋼、武鋼為代表的國內鋼鐵企業(yè)緊緊跟隨汽車工業(yè)用鋼的發(fā)展趨勢,開發(fā)出一大批符合需求的鈮微合金化汽車用鋼板。在近代轎車生產(chǎn)中,多種高強度鋼種被廣泛的引進來替代低碳鋼種,F(xiàn)在,低碳鋼在整個車身結構中所占的比例通常低于50%,在更高級的車輛中甚至低于30%。因此,高強度鋼的比例在顯著上升。最近幾年,復相鋼(雙相鋼DP,復相鋼CP,相變誘發(fā)塑性鋼TRIP)成為了焦點,它們一般占現(xiàn)代車輛車身重量的10%~20%,其余的部分主要是由微合金鋼(高強度低合金鋼HSLA)、高強度無間隙原子鋼(無間隙原子鋼IF-HSS)、烘烤硬化鋼(BH)、磷硬化鋼(P)等鋼種制造。熱軋高強度鋼種對底盤部分和車輪非常重要。熱成形鋼已經(jīng)變得越來越重要,在很多的現(xiàn)代汽車中也占有一席之地,而這些領域要求有良好的成形性和最高強度的綜合性能。
汽車加工鏈主要包括成形、裝配和噴漆。每個過程對材料的特性都有特殊的要求。但是,對一個過程最優(yōu)的材料特性未必適合另一個。因此,必須綜合考慮,而這些大部分基于合金設計和材料的顯微結構。汽車板的合金設計主要建立在C和Mn的基礎上。按照特定級別要求,加入Si、P、Al、Cr、Mo等合金元素。所謂的“微合金元素”Nb、Ti、V、B等有特殊的影響。微合金化意味著這些元素的含量非常低,一般含量小于0.1%。盡管如此,微合金元素,特別是Nb對材料性能的影響卻是非常大。
合金成分設計與鋼廠工藝流程共同決定了材料的顯微組織以及最終性能。在20世紀90年代初期,幾乎所有的用于汽車車身結構的鋼種的顯微組織以鐵素體為主。因此,當時的顯微組織不是汽車工程師必須關注的變量。隨著新型高強度鋼的引進,這種情形被徹底地改變,因為在這些鋼種中,鐵素體、珠光體、貝氏體、馬氏體和奧氏體以單相、雙相或者多相的形式出現(xiàn)。在汽車制造過程中,這些顯微組織的變化帶來的復雜性必須得到很好的掌握。現(xiàn)代車身設計
在新型的車身設計循環(huán)中,一開始就要做出很多主要的決定,包括車身的理念,所應用的制造工藝以及使用的材料等。因為這些主要部分之間緊密相關,所以工藝周期后期的偏差和大的改變通常意味著巨大的損失。工藝周期的中心環(huán)節(jié)是對可行性和成本的嚴格控制。未來車身的材料理念
1994年,奧迪公司推出首款采用Al空間框架車身技術的汽車奧迪A8,鋼材在汽車車身結構制造材料中的主導地位遭到了質疑。這種全鋁車身的重量要遠遠低于與其相競爭的用鋼材生產(chǎn)的汽車。但是,當時所采用的鋼材大多為低碳鋼,對穩(wěn)定性和安全性的要求是通過提高鋼板的厚度和額外的加固部分達到的,而這樣也就加重了整個車身的重量。
面臨全鋁空間框架車身技術的挑戰(zhàn),全世界鋼鐵行業(yè)在1995年推出超輕鋼車身項目(ULSAB)作為反擊,這個項目的目的在于創(chuàng)造出一種最合適的車身理念,能夠大幅度地減輕車身的重量而又不會降低其駕駛性能以及碰撞性能。實現(xiàn)的方式就是大規(guī)模采用高強度鋼以及嘗試新型的制造技術,如拼焊板技術和液壓成形技術。在超輕車身工程的發(fā)展階段,經(jīng)濟上可行的鋼種領域或多或少地限制在微合金高強度低合金鋼、磷強化鋼和烘烤硬化鋼。那時只有一些特定的鋼廠可以生產(chǎn)超高強度鋼。直到最近,所有的汽車鋼板的主要生產(chǎn)商開發(fā)出一系列完整的所謂新型高強度鋼以后,這種情形才徹底改變了(如圖1)。尤其重要的是,其中還包括屈服強度在350MPa以上的復相鋼。這些鋼種的實用性在超輕車身工程新型汽車理念(ULSAB-AVC)中體現(xiàn)出來,此工程顯示出新型高強度鋼的主導地位而不再是低碳鋼。
世界汽車行業(yè)接受了超輕鋼車身工程產(chǎn)生的大量理念,在隨后的汽車生產(chǎn)中采用了輕量化工程,使用高強度鋼以及新型高強度鋼。在現(xiàn)代的汽車大生產(chǎn)中,傳統(tǒng)的高強度鋼的比例上升到了60%,新型高強度鋼的比例也達到了30%。
很明顯,相對于傳統(tǒng)的鋼鐵車身,全鋁車身具有最高的減重效果,但同時成本增加也最高。相反,新型鋼車身能夠將車身重量減輕10%~20%,同時在同等程度上降低車身成本;旌宪嚿砝砟,如鋁制車頭而其他部分采用新型鋼理念(如BMWE60),使減重和成本之間均衡。通常汽車生產(chǎn)商愿意在車頭和車頂?shù)臏p重上投入更多,從而達到駕駛性能和操作性能的最優(yōu)化。而在其他部分,除非整個車身重量能夠大幅度地減輕,否則成本增加不能被接受,或者是完全不能被接受。
在空間框架或者單片式車身的理念基礎上,高檔車中的一些小容量車是采用Al來制造的。這部分的高邊際成本表明其成本較高。通常情況下這些汽車都是新材料和技術的試驗品,小生產(chǎn)量使得生產(chǎn)力問題不那么尖銳。但是,對成本敏感的貨車零件,車身結構材料現(xiàn)在還是而且將來也會是鋼鐵。在第一代模型以后,試圖確立全鋁汽車在這個部分的地位的想法遭到了舍棄。而另一個二代汽車模型(雷諾Espace)曾經(jīng)用塑料制作的殼體也在第三代時被鋼鐵取代,以便于提升產(chǎn)量。
進一步的假定顯示在這兩類車中鋼占到車身的至少80%。Al在保護件如車門、發(fā)動機罩和行李艙蓋上的應用最為明顯。圖2給出每車平均Al用量。塑料件一般用于外殼件如擋泥板,從而能被擰或鉚接到著漆的主車體結構上。高強度鋼帶來的重量降低
鋼鐵車身的減重是一種冗長的試驗,因為它包含很多細小的環(huán)節(jié)。車身重量最優(yōu)化的關鍵是要建立在動態(tài)數(shù)學模擬的基礎上才行。通過這種方法,車身工程師可以從維修或者碰撞試驗中確定一個部件的強度等級。在這些分析的基礎上所用鋼的強度等級就可以被確定了。一旦強度等級確定下來,沖壓和焊接工程師就必須估定該部件的生產(chǎn)是否可行,以及哪種特定的鋼種最為合適。正如前面所提到的,現(xiàn)在可用的鋼的種類很多,而且對于給定的屈服強度或抗拉強度,通常很多冶金學理念都可以采用,并且可以提供有關成形性和焊接性的選擇。這就要求汽車制造商與鋼材制造商之間密切合作,而且,最好還要將材料性能和生產(chǎn)工藝相互配合。
大致上說,新型高強度鋼的使用為已確立的生產(chǎn)技術和設備提供了更廣泛的應用。但是,有關零件設計和成形、焊接方法的專業(yè)知識還有待掌握。高強度鋼的成形主要的爭議
沖壓工程師習慣于用給定的技術參數(shù)來確定材料,如屈服強度、抗拉強度、延伸率和加工硬化系數(shù)(n值)、Lankford參數(shù)(r值)。其中沖壓模擬采用材料的拉伸曲線作為輸入。但經(jīng)驗表明,這種方法可能導致錯誤的或意想不到的結果,尤其是用復相鋼作試驗時。此外,在數(shù)字模擬不能預測的成形過程中,復相鋼的特殊微觀組織特征也會導致失敗。
汽車板成形方法通常包括一系列獨立的成形工藝。對于這些特殊的成形方法來說,僅僅有應力-應變曲線是不足以來選擇最合適的材料的。每一種成形方法都會對r值、n值以及擴孔率(λ值)等特定機械參數(shù)有額外要求。這些參數(shù)和材料的微合金特性有密切的關系,這樣,鈮微合金化再加上一些適當?shù)奶幚頃䦟λ鼈冊斐珊艽蟮挠绊。因此,下面主要闡述的是Nb對不同類型鋼的影響。高強度無間隙鋼與烘烤強化無間隙原子鋼
在冷軋無間隙原子鋼中剩余的固溶碳和Ni(采用真空脫碳后每項都少于30ppm)的穩(wěn)定性是通過加入Ti或Ni或兩者兼有來達到的。無間隙原子鋼良好的冷成形性與其高的r值和適當?shù)膎值有關。高強度無間隙原子鋼主要基于Nb(~0.02%)的強化。與同一級別的Ti相比,鈮強化的無間隙原子鋼具有更小的晶粒尺寸,進而具有更高的屈服強度。這些源于熱軋板帶中的更細的晶粒尺寸。因為Nb的原子尺寸比較大,具有拖曳作用,在終軋階段能夠阻礙奧氏體的再結晶。此外,奧氏體中固溶鈮同樣能夠阻礙鐵素體轉變,這也有進一步細化晶粒的作用。但是,值得注意的是,同Ti強化鋼相比,鈮強化鋼在冷軋后需要較高的退火溫度才能完全的再結晶。
與傳統(tǒng)的超低碳合金鋼的設計相對比,兩種新型的冶金學方法都將Nb的含量顯著提高了,或者形成固相的Nb,或者在同時提升C含量的情況下形成細微的NbC沉淀。兩種方法都可以得到細化的晶粒,因此提高了強度,并且在保持一個適當?shù)膔值的情況下對材料的二次冷加工脆性有了改善。
通過一種特定的穩(wěn)定的超低碳鋼冶金方法同樣也可以生產(chǎn)烘烤硬化鋼。正如Voestalpine所描述的,這種烘烤硬化的超低碳鋼比傳統(tǒng)的烘烤硬化低碳鋼更具優(yōu)勢。
ThyssenKrupp大致描述了一種典型的通過加入Nb和欠化學當量的Ti引起的硬化,而且加入Nb是最有效的方式。5~10ppm的C的溶解量就可以獲得至少30MPa的烘烤硬化效果,并且不會產(chǎn)生過早的時效。在只有鈮強化的鋼中,C的溶解量比較容易確定。這樣,烘烤硬化鋼機械性能的分散性也降低了,從而改善了最終的零件性能的再加工能力。烘烤硬化鋼非常適合做外側板,因為它具有良好的成形性,而且在噴烤漆后增強了其耐沖擊性,從而具有更高的強度。除此之外,鈮強化超低碳烘烤鋼的△r值也就是各向同性很低,這對拉伸成形是很有利的。
微合金化的高強度低合金鋼
微合金化的高強度低合金鋼是第一批用于汽車結構生產(chǎn)的高強度鋼之一。在一些現(xiàn)代客車中它們占了車身總重的40%。這些鋼種的特點就是屈服率高和由此產(chǎn)生的低加工硬化潛能。這樣便于確定零件的最小屈服強度,因為局部的屈服強度對成形過程中導致的變形程度相當?shù)拿舾。高強度低合金鋼的其他特性包括各相同性以及良好的抗疲勞強度。高強度低碳鋼適合用于生產(chǎn)低等或中等幾何復雜度的部件,如:構成件,緩沖梁和底盤部件等。
高強度低合金鋼可以是熱軋材料,也可以是冷軋材料,F(xiàn)有的冷軋廠都可以通過加熱和連續(xù)退火生產(chǎn)冷軋板帶。因此,這種材料在全世界都有廣泛的應用,并且由于合適的晶粒尺寸及經(jīng)過了表面處理具有很強的韌性。
高強度低合金鋼的生產(chǎn)依賴于Nb的微合金化以及熱軋廠中的熱軋工藝。這種處理能夠得到細化的晶粒和均勻的微觀組織,尤其是滲碳體顆粒的細化有利于成形行為的改善。理想的強度級別是由Nb的含量(0.02%~0.05%)以及Mn、Si等固溶強化決定的。鈦微合金化能夠使屈服應力高于400MPa。對于給定的化學成分,熱軋材料通常具有相對于冷軋材料更高的強度值。
最近一種生產(chǎn)550MPa屈服強度的熱軋板的方法就是降低C含量至大約0.04wt.%,并且將Nb含量提升到0.09wt.%以上。這樣不僅可以得到非常好的細晶微觀組織,同批鋼卷的機械性能的離散程度也很低。顯然,屈服強度的低離散性對終軋部分保持小的公差是有利的。由于是鐵素體-貝氏體組織,在機械剪切以后板材的邊部十分的光滑。此外,當采用激光拼焊技術時,相當?shù)偷暮珻量同樣也可以防止邊部硬化。因此,在板材邊部產(chǎn)生高的環(huán)應力的成形方法中,這種鋼無疑非常適合。雙相鋼
通過在軟的鐵素體基體中形成硬的馬氏體相,雙相鋼的強度與韌性之間得到了很好的協(xié)調。強度高低主要是由硬的馬氏體相的比例來決定的,其變化范圍為5%~30%。這種類型的鋼特點是低屈服強度,高拉伸強度,以及由此產(chǎn)生的高加工硬化,F(xiàn)在的強度水平高達600MPa冷軋雙相鋼商品很少用鈮合金化,然而在DP800和DP1000中Nb有利于形成細晶強化和沉淀強化。
理論和實踐都表明雙相鋼細小的微觀組織也會帶來良好的加工硬化率。這樣,在細小鐵素體基體上均勻彌散的馬氏體島使強度和成形性達到了最優(yōu)化的結合;ハ噙B接的馬氏體聚結會導致材料在彎曲成形時過早的失效,因此,應當盡量避免。冷軋雙相鋼的細晶均勻組織是建立在熱軋板已有的合適的微觀組織基礎上,而這一點可以通過鈮微合金化和低的奧氏體區(qū)終軋溫度來達到。600°C的卷曲溫度最適合Nb的碳化物的析出。但是,當達到630°C時就會出現(xiàn)較多的帶狀組織,從而使n值和屈強比下降。
在熱軋雙相鋼中,Nb的微合金化引起明顯的晶粒細化,進一步導致強度的明顯升高。鈮微合金化、高冷卻速率、再加上200°C以下的卷曲溫度使鐵素體晶粒的平均尺寸在2μm以下。這時抗拉強度要明顯高于沒有鈮微合金化的粗大晶粒的材料。所以,鈮微合金化的材料可以在馬氏體含量很低的情況下達到要求的強度水平,而低的馬氏體含量對保證低屈強比和高延伸率都是很有利的。
在成形過程中,低的屈服強度使沖壓時金屬更容易開始塑性流動,而雙相鋼的高應變強化能力也增強了應變再分配,可以防止局部的減薄。由于成形方法的不同,最終成品的實際屈服強度會因變形程度的不同而在局部有所差別,這種差別會影響零件的抗沖擊性能。在彎曲成形或拉伸翻邊時,鐵素體和馬氏體強度的巨大差異會導致局部的應力集中,從而削弱雙相鋼的性能。鈮微合金化和少量的貝氏體有利于微觀組織的細化,提高控制這方面性能的λ值。相變誘發(fā)塑性鋼
最近研制的相變誘發(fā)塑性鋼實現(xiàn)了在很高強度的同時有高的延伸率。優(yōu)良性能的完美結合的機制是在應變作用下亞穩(wěn)的奧氏體向馬氏體的轉變。經(jīng)證明,相變誘發(fā)塑性的效果發(fā)揮的程度取決于微觀組織中殘余奧氏體的量及其穩(wěn)定性。在熱軋相變誘發(fā)塑性鋼中加入Nb進行微合金化可以穩(wěn)定殘余的奧氏體。神戶制鋼加入少量的Nb使殘余奧氏體的比例有了顯著的提高。而且,鐵素體基體的晶粒也得到了細化,這一點有助于得到較高的強度。Nb的這兩種功能相互協(xié)調,使材料的能量吸收能力有了顯著的提高。
在冷軋相變誘發(fā)塑性鋼的生產(chǎn)中,人們發(fā)現(xiàn)低卷曲溫度(~500°C)和Nb的微合金化一起作用時會顯著降低馬氏體出現(xiàn)的溫度。在冷軋后的臨界區(qū)退火中,以非常細小粒子形式溶解的Nb的沉淀物可以控制晶粒的尺寸,并保證微觀組織的均勻性。經(jīng)過模擬發(fā)現(xiàn),細晶粒的微觀組織對貝氏體的形成有滯后作用,這樣可以解釋為什么在試驗中只發(fā)現(xiàn)少量的貝氏體。
與雙相鋼相似,相變誘發(fā)塑性鋼因其顯著的加工硬化行為和高度均勻的延伸變形,在拉伸狀態(tài)下有非常好的表現(xiàn)。另外值得注意的是,相變誘發(fā)塑性鋼還顯示了良好的深沖性。這是因為在收縮翻邊狀態(tài)下轉變?yōu)轳R氏體的奧氏體較少,而在模壁附近平面變形時較多。因此,較硬的模壁附近的部分會將較軟的凸緣附近的部分拉入模具中而不發(fā)生斷裂。這種機制的潛力在加入鈮微合金化時會得到加強,因為那樣可以提高鋼中奧氏體的殘余量。
雙相鋼和相變誘發(fā)塑性鋼成形時應該注意的一個主要問題就是各部分的尺寸精度。沖壓后的高殘余應力會導致反彈、扭曲、卷曲等形式的部分變形。彌補這些影響的措施就是調整零件的設計、優(yōu)化沖壓方法。這些措施通用汽車公司、福特公司、尼桑公司和菲亞特公司有更詳細的描述。
鐵素體-貝氏體鋼和貝氏體鋼
對底盤和車輪部分來說,主要的成形方式有拉伸翻邊、彎曲、擴孔和電火花成形。這些成形方式要求材料具有較高的λ值。這些零件要求高的硬度和疲勞強度。局部的硬度可以通過楊氏系數(shù)和厚度來確定,而疲勞強度由拉伸強度和厚度決定。綜合所有的要求,高強度的鐵素體-貝氏體軋熱鋼或貝氏體熱軋鋼是可選用的。
低C-Mn-Si鐵素體-貝氏體鋼的微觀結構達到了性能的最優(yōu)結合,抗拉強度高達600MPa,且其離散程度最低。在這些鋼里,Nb是標準的微合金化元素。
相對于傳統(tǒng)的340MPa的材料,600MPa級的鋼種在理論上的減重潛能大約為20%。然而,對于800MPa的材料,其減重潛能會提高至30%以上。在這方面,住友公司闡述了生產(chǎn)車輪用的700MPa和800MPa的熱軋鋼的發(fā)展?梢赃_到目標強度的化學成分為低C,Si,Mn,Cr以及Nb和Ti微合金元素。通過調整卷曲溫度,可以調整鋼的微觀組織來獲得更好的擴孔率或延伸率。
日本的幾個鋼廠在發(fā)展過程中遇到的一個重要的問題就是對半鎮(zhèn)靜鋼種的設計,所謂的半鎮(zhèn)靜鋼結合了高的擴孔率和高的延伸率。這一點通過對微觀組織的控制和避免微觀組織中出現(xiàn)大的強度梯度來實現(xiàn)的。馬氏體鋼
目前,部分馬氏體鋼或全馬氏體鋼給車身和底盤部分提供了最高的強度。熱軋或冷軋的這些鋼具有高于1000MPa抗拉強度。當然,其成形性很有限,而且只能用來生產(chǎn)外形相對簡單的零件。顯微組織的細化對成形性是有利的,因此,正如奧鋼聯(lián)和SSAB公司中描述的那樣,Nb通常用來對這些鋼進行微合金化。
幾年來熱成形制造的零件的應用越來越廣泛。在最近的一款大眾汽車模型中,熱成形的部分占據(jù)了整個車身重量的15%。典型的模壓硬化鋼(PH鋼)22MnB5是利用
Ti和B微合金化的。鋼板在沖壓前加熱到950°C附近,然后在一個水冷模具中加壓。這種材料的熱成形性非常好,而且由于模具淬火,最終的零件的強度可以達到大眾汽車提到的1500MPa。在豐田汽車公司提到的另一種工藝中,零件是經(jīng)過恢復性退火的冷軋材料通過冷變形得到的,然后在經(jīng)過感應加熱和淬火使得沖壓后的零件局部淬硬。馬氏體最終的強度是由鋼中的含碳量水平和沖壓后的冷卻速率決定的。
模壓硬化鋼的沖擊韌性受到越來越多的關注。由于微觀組織全是由非常硬的馬氏體構成,韌性就降低了。這一點非常關鍵,因為在碰撞試驗中,這些零件通常都是放在用來承受很高的沖擊載荷的地方。但是,現(xiàn)在還沒有可靠的材料可以用來進行韌性與脆性之間的轉換。在蒂森克虜伯最近對淬火-回火的厚坯的研究中提到,鈮微合金化的應用可以幫助提高熱成形鋼的韌性。在這種情況下,用來防止B和溶解的Nb相結合的Ti應該由Nb和Al的化合物取代。這樣做的結果是,可能造成裂紋起始點的TiN粒子免于生成或被細小的C、氮鈮化物沉淀取代,從而降低熱軋時晶粒尺寸,同樣也可以在沖壓前加熱到950°C的過程中限制晶粒的長大。通常晶粒細化對韌性是有利的。結論
對于汽車生產(chǎn)中的不同級別高強度鋼,首先根據(jù)其相的構成進行了定義。這些相包括鐵素體、珠光體、馬氏體、貝氏體和殘余奧氏體。經(jīng)過仔細研究后,其中的兩相或多相的組合獲得特殊性能的鋼。研究表明,鈮微合金化是鋼的性能最優(yōu)化的一個有力的方式:
Nb的基本作用是細化晶粒從而提高強度而又不破壞其塑性。這種機制使低合金理念能夠達到特定的強度水平。
低合金理念對焊接過程是有利的。尤其是當冷卻速率很高時,焊接過程需要低的絕對含碳量來保證焊縫強度在可容許的范圍內。晶粒細化同樣會產(chǎn)生更均勻的微觀組織,改善成形行為,尤其是在成形過程中出現(xiàn)了應力集中,像彎曲成形和拉伸翻邊等過程。通過促進或阻礙特定相的形成,Nb可以對相變行為產(chǎn)生重要影響。這一點可以用來開發(fā)出更好的工藝控制,并且在生產(chǎn)復相鋼時優(yōu)化其性能。
在生產(chǎn)烘烤硬化鋼或高強度無間隙原子鋼時,NbC沉淀的形成可以使超低碳鋼的鐵素體基體中的C部分或全部地被凈化。在所有提及的用來生產(chǎn)汽車車身的高強度鋼中,微合金高強度低合金鋼的應用最為廣泛。因為它能夠通過鹽浴退火和連續(xù)退火來生產(chǎn)。其機械性能的公差很小。微合金高強度低合金鋼對所有的表面處理都非常適合,例如電鍍鋅和退火鍍鋅。此外,這些鋼種可以達到最大范圍的厚度規(guī)格和寬度規(guī)格。一些最先進的車身結構已經(jīng)采用了高達45%的微合金高強度低合金鋼。
復相鋼在汽車車身中占有20%的重要比例。目前開發(fā)最成功的復相材料為雙相鋼。材料的主要部分是由連續(xù)的熱鍍鋅工藝生產(chǎn)的。與微合金高強度低合金鋼相比,只有具有專門的裝置,并且擁有豐富汽車板生產(chǎn)經(jīng)驗的少量鋼鐵生產(chǎn)商才可以生產(chǎn)。
提高了強度的超低碳鋼已經(jīng)得到了認可,并且成為不可或缺的材料,尤其是在最高的成形性和最好的表面形貌的零件的生產(chǎn)中。鈮微合金化為進一步加強這些特性提供了額外的潛力,但是同樣要求對材料機械性能的離散度的嚴格控制。
多年來,相對于其他的微合金元素,Ti、V或者Mo等,鈮鐵的價格一直由CBMM公司穩(wěn)定地控制在一個合適的水平。要想達到同樣的效果,即強度上升、性能改善,需要加入的Nb也相對較少,因此,用鈮微合金化生產(chǎn)汽車用高強度鋼的方法具有成本上的優(yōu)勢。該材料是轎車中常用的一種薄板鋼材,代號22MnB5,國內很少見,我們公司都是從新日鐵和阿賽洛進口的,但成分似乎不太一樣,新日
鐵的比阿賽洛的差些請各位大俠分析下
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