超高強度汽車車門防撞鋼梁開發(fā).pdf

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1、超高強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錳硼鋼材之性能進行評估。研究發(fā)現(xiàn)，低碳manufacturelowcarbonMnBsteelforautomobile錳硼鋼管透過適當之感應(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

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車輛抗撞能力及乘客安全性，其中防撞鋼樑便是設(shè)計來保護乘客免受側(cè)邊撞擊的威脅及強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)邦汽車安全標準（FMVSS,FederalMotorVehicl

5、eSafetyStandard）No.214規(guī)範，2多數(shù)車廠已制定防撞鋼樑用鋼之性能要求：拉伸強度須≧110kg/mm及伸長率≧10%。早期傳統(tǒng)之車門防撞鋼樑是由高強度鋼片經(jīng)衝壓所製成，隨鋼材及工藝技術(shù)的演進，如今已被超高強(1,2)度淬火型鋼管所取代以達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），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、易於自動化和線上生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高等特點，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），缺陷尖端周圍會產(chǎn)生一應(yīng)力場，會誘使氫原子擴散聚集於應(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」會多增加了氫引發(fā)之應(yīng)力，此時基地整合力也會因吸氫而減弱，在兩應(yīng)力消長不平衡下促使缺陷裂縫擴張。而鋼材中氫陷阱包括有