超高強(qiáng)度汽車車門防撞鋼梁開發(fā).pdf

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1、超高強(qiáng)度汽車車門防撞鋼樑開發(fā)123涂睿帆■潘永村■劉弦錦本研究成功開發(fā)了防撞鋼樑所需鋼材Inthisresearchwedevelopedaninduction及建立感應(yīng)熱處理量產(chǎn)技術(shù)，並針對低碳heattreatmentproductiontechnologyto錳硼鋼材之性能進(jìn)行評估。研究發(fā)現(xiàn)，低碳manufacturelowcarbonMnBsteelforautomobile錳硼鋼管透過適當(dāng)之感應(yīng)加熱及噴水淬火doorimpactbeam(DIB).Afterasprayedwater製程，

2、鋼材能完全變態(tài)成淬火麻田散鐵組quenchingandtheinductionheatingtreatment,織，具有TS≧1470MPa之超高強(qiáng)度性能及thelowcarbonMnBsteelhasawell-developedEL≧12%之優(yōu)異延性。此外，此鋼樑具有martensiticstructureexhibitingultra-hightensile良好穩(wěn)定之彎曲吸收能及高速衝擊能特性，strengthgreaterthan1470MPaandagoodductility且鋼材於超高強(qiáng)

3、度狀態(tài)下仍具有良好之抗延morethan12%(GL=50mm).Theinductionheat遲破裂性能。綜合評估說明經(jīng)感應(yīng)熱處理之treatedlowcarbonMnBsteelalsohasagoodstable低碳錳硼鋼管極適合作為汽車車門防撞鋼樑bending-absorptioncapabilityandagooddelayed所用。fractureresistance.關(guān)鍵詞：防撞鋼樑、低碳錳硼鋼、延遲破Keywords:doorimpactbeam,MnBsteel,delayed

4、裂、感應(yīng)熱處理fracture,inductionheattreatment壹、前　言隨安全意識的提升，各類抗撞結(jié)構(gòu)及安全輔助裝置不斷被研製來加強(qiáng)車輛抗撞能力及乘客安全性，其中防撞鋼樑便是設(shè)計(jì)來保護(hù)乘客免受側(cè)邊撞擊的威脅及強(qiáng)化車門防止變形鎖死的能力，為現(xiàn)今轎車的必要配備（如圖1所示）。圖1車門防撞鋼樑12中鋼公司鋼鐵研究發(fā)展處鋼鐵產(chǎn)品發(fā)展組工程師新材料研發(fā)處鋁及特殊合金發(fā)展組研究員3逢聯(lián)企業(yè)股份有限公司副總鑛冶55/4－27－根據(jù)美國聯(lián)邦汽車安全標(biāo)準(zhǔn)（FMVSS,FederalMotorVehicl

5、eSafetyStandard）No.214規(guī)範(fàn)，2多數(shù)車廠已制定防撞鋼樑用鋼之性能要求：拉伸強(qiáng)度須≧110kg/mm及伸長率≧10%。早期傳統(tǒng)之車門防撞鋼樑是由高強(qiáng)度鋼片經(jīng)衝壓所製成，隨鋼材及工藝技術(shù)的演進(jìn)，如今已被超高強(qiáng)(1,2)度淬火型鋼管所取代以達(dá)到車體輕量化及安全性要求。(3)防撞鋼管製程係採電阻銲（ElectricResistanceWelding，ERW），如圖2所示。其生產(chǎn)流程為:分條後之熱軋鋼帶經(jīng)製管機(jī)之多道輥輪加工成管狀，在鋼管接合前通過一高頻感應(yīng)線圈（高週波熔接機(jī)），使鋼帶邊緣

6、產(chǎn)生渦電流並加熱呈半熔融狀態(tài)，最後通過一對銲接輥輪將熔融區(qū)接合並擠出餘料成一鋼管。接著可透過感應(yīng)加熱淬火製程來達(dá)到硬化效果，感應(yīng)加熱技術(shù)具有加熱快速、節(jié)能、易於自動(dòng)化和線上生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，是綠色環(huán)保型加熱工(4)藝之一。此外搭配高壓噴水淬火，使鋼材之淬火冷速大幅提昇，相較於傳統(tǒng)的浸泡水淬，其淬火硬度及強(qiáng)度能增加，更有效地提升防撞鋼樑輕量化目的。圖2防撞鋼管電阻銲製程示意圖防撞鋼樑因強(qiáng)度超高，具有較高的氫脆（hydrogenembrittlement）敏感性，即可能因鋼材於冶煉、加工、熱處理、

7、酸洗和電鍍等過程中吸入氫原子或氫原子滲入而造成其機(jī)械性能出現(xiàn)弱化現(xiàn)象，且鋼材通常僅處於低拉應(yīng)力（

8、對氫脆現(xiàn)象無影響。透過Sievert'sLaw(C?0.00185P(guān)exp(3400/T))計(jì)算發(fā)現(xiàn)，鋼材於1atm氫壓及室溫下所(6)(7)固溶之氫量僅約0.01~0.02ppm，無法造成氫脆影響。然而，若內(nèi)部出現(xiàn)缺陷（如圖4），缺陷尖端周圍會(huì)產(chǎn)生一應(yīng)力場，會(huì)誘使氫原子擴(kuò)散聚集於應(yīng)力區(qū)，造成缺陷尖端的應(yīng)力場發(fā)生變化，其「外加應(yīng)力及殘留應(yīng)力的應(yīng)力和」會(huì)多增加了氫引發(fā)之應(yīng)力，此時(shí)基地整合力也會(huì)因吸氫而減弱，在兩應(yīng)力消長不平衡下促使缺陷裂縫擴(kuò)張。而鋼材中氫陷阱包括有