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都是大公司别在钢材强度上糊弄人

  各大车型上市时,厂家总会自信满满地拿出自己白车身用钢数据,各种高强钢、超高强满天飞,强度数据分分钟破千。

  且不讨论强度数据的真实性,首先让我疑惑的是,这说的到底是何种强度?!抗拉强度和屈服强度可不是一回事。都是大公司,可别在这上面糊弄咱。

  弹性变形:材料在外力作用下产生变形,当外力取消(缺失)后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的物理现象,就像轻轻捏装着水的气球。

  塑性变形:材料在外力的作用下产生形变,当施加的外力取消后当外力取消(缺失)后,材料不能恢复原状的一种物理现象,就像捏橡皮泥。

  与弹性变形相反,发生塑性变形后的材料在外力去除后不能全部恢复,会残留一部分变形。一般来说,永久失去原有状态,就算是“破坏”了。

  所以可以这么理解:弹性变形阶段钢材没有被“破坏”,而塑性变形阶段钢材算是被“破坏”了。

  简单来说,屈服强度表征材料由弹性变形阶段进入塑性变形阶段时的特征参数,标志着宏观塑性变形的开始(屈服强度只针对塑性材料);而抗拉强度则表征材料变形阶段的最大应力,是材料拉断前承受的最大标称拉应力。

  在外力作用下,发生较显著变形而不被破坏的材料,称为塑性材料;发生细小变形即被破坏的材料,称为脆性材料。

  通常将材料经拉伸试验后,断裂延伸率大于5%的材料称为塑性材料,一般钢材都能满足这个条件,也就是说大部分碳钢都为塑性材料。

  通过以上分析可知,抗拉强度是较屈服强度大的,一般和屈服强度之间有数百的差异,不排除有些厂家为了吸引用户而使用了数值更大的抗拉强度。

  可以看到钢材的屈服强度和抗拉强度之间差异还是较明显的:对于低强度钢(屈服强度小于210MPa),差值基本在一倍左右;而高强度钢(屈服强度在210MPa~550MPa之间),差值则在0.5倍左右;超高强度(屈服强度大于550Mpa,包括热成型钢)等,也有0.3倍左右的差值。随着强度提高,几百Mpa的区别就如鸿沟一般。

  所以,为了数值上更加漂亮,在未明确指明哪种强度的情况下,厂家可能会更加倾向于使用抗拉强度。

  那么,弹性变塑性和塑性变断裂,到底选择钢材的哪种状态来评定安全性才合适?

  诸如覆盖件、车身溃缩区上所使用的低强度钢,在单向拉伸时有着明显屈服,之后则是大规模塑性变形直到最终断裂。对于这种材质,评判标准应该是采用屈服强度,因为后面的塑性变形阶段变形量很大,这类结构来说,过了屈服阶段后就失效了;

  而诸如汽车大梁、ABC柱等高强度钢,在单向拉伸过程中没有明显屈服出现,断裂之前的过程中,整体塑性变形量很小,在断裂之前对于整体结构都是有效的,所以对于高强度钢应该用抗拉强度来衡量。

  材料强度会影响制造过程,厂家是否能发挥这块“好钢”的最大潜力也是重点评判标准。材料屈服强度增高,对应力腐蚀和氢脆就越敏感,材料的抗脆断强度则降低;材料屈服强度低,冷加工成型性能和焊接性能好、材料的脆断危险性增加等等;

  另外,由于处理工艺、化学成分、产地之间的区别,钢材的来源也是重点评判标准。以最早应用于车身制造之一的双相钢(DP)为例:

  可以看到即使同为DP钢,材料特性还是存在明显差异的。相同的道理,即使强度类似,但由于处理工艺以及化学成分之间的区别,材料成型以及焊接能力也存在差异。

  至于产地的影响,我们以铁矿出口量世界第一的澳大利亚为例,由于其铁矿石纯度高(含铁量80%以上)、含磷量低(磷会提高钢的冷脆性、造成环境污染),埋藏浅等优点,被公认为高质量铁矿大国。要知道中国可是世界第一大铁矿石国!(中国大部分铁矿含铁量只有30%~40%,杂质多,属于劣质铁矿石)。

  强塑积:也称静态韧度,表征强韧性能力。钢材的抗拉强度与总伸长率的乘积,表示钢在拉伸试验过程中所吸收的能量或外力拉断试样时所作的功。这个数值越高,表示材料拉断前吸收的能量越多。

  屈强比:屈服强度和抗拉强度的比值,概念是基于如何衡量塑性变形开始到断裂之间有多大预留空间而引入的。屈强比低带来的好处是在钢筋发生塑性变形时,就会引起重视,不至于出现更危险的脆性变形。屈强比高则表示材料的抗变形能力较强,不易发生塑性变形。

  随着大家开始重视汽车用钢,厂家到底是使用屈服强度和抗拉强度是一个绕不开的话题,也必将继续讨论下去。一方面,这两种强度确实存在着差异,作为消费者希望厂家不要浑水摸鱼;另一方面,消费者本身也不可过分迷恋简单的账面数据,汽车身后庞大的制造体系才是安全得以保证的关键。

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