Автолистовая сталь

Кузов автомобиля изготавливается холодной штамповкой (и точечной сваркой) из тонкого (0,5...3,0 мм) листа низкоуглеродистой стали.

Обычно до толщины около 2 мм лист доводят горячей прокаткой на непрерывном широкополосном стане, затем окалину удаляют травлением. После холодной прокатки до конечной толщины полосу отжигают.

Из норм штампуемости (удлинение δ > 34...40 %: вытяжки по Эриксену, нормальной и плоскостной пластической анизотропии) вытекает много дополнительных требований к структуре: к зернограничному цементиту, к величине зерна (балл № 6...8 - из-за полос Людерса и "Апельсиновой корки"), к старению от остаточного азота и к наночастицам (например, AlN или MnS).

Для выполнения этого набора требований нужна цепь технологий высокого уровня, начинающаяся от плавки (чтобы обеспечить, например, в IР-сталях 0,003...0,005 % С и 0,003...0,005 % N и в строгой пропорции с их количеством вводить 0,03...0,05 % Аl и 0,05...0,08 % Тi к моменту кристаллизации).

Конечную величину зерна определяют четвертичные включения АlN или МnS - наночастицы, которые могут неоднократно растворяться (при нагреве сляба или при отжиге) и вновь выпадать - при горячей прокатке, после нее, в смотанном рулоне, при отжиге. Всей их "историей" надо управлять по всему производственному температурно-временному циклу и с учетом исходного состояния слитка.

Наночастицы задают в конечном счете и пластическую анизотропию - через взаимосвязи кристаллографических текстур: слитка, горячей и холодной прокатки и рекристаллизации. Например, когда сталь 08Ю сумели разлить сразу на толщину подката, понадобилась его смотка для требуемого выделения АlN и МnS - иначе замедлялась рекристаллизация при непрерывном отжиге.

До 35% от массы автомобиля (как в Японии) мог бы составлять более высокопрочный лист. Но легирование ухудшает штампуемость, и найдено компромиссное решение: оставлять в стали типа О8Ю после отжига немного несвязанного азота и алюминия, чтобы при нагреве для сушки в окрашенной детали прошло старение (ВН-стали: "упрочняемые при сушке"). Прирост предела текучести σ_0,2 - 30...40 МПа - небольшой, но для мягкой стали это 15 %.

Все более широко в автомобилестроении применяют так называемые ТРИП-Стали.

ТРИП-Сталь (англ. TRIP  от Transformation-Induced Plasticity) - метастабильная высокопрочная аустенитная сталь с высокой пластичностью. В отечественной литературе иногда именуется ПНП - сталью (от: пластичность, наведенная превращением).

ТРИП-Стали по сравнению с обычными (конструкционными низколегированными) сталями обладают повышенной прочностью и одновременно пластичностью, т.е при равной прочности (пределом текучести) обладают в 2...3 раза большей пластичностью, что обеспечивают им преимущества в процессе штамповки и формования. Применяется для изготовления высоконагруженных деталей: проволоки, тросов, крепежных деталей. В наибольшей степени данные свойства стали востребованы в современной автомобильной промышленности так как может быть использована для производства более сложных деталей, обеспечивая большую свободу инженерам при выборе дизайна, оптимизации (снижении) веса и общей технологии производства автомобиля. Широкому применению данных сталей препятствует высокая легированность (стоимость производства) и сложная технология изготовления. В будущем, ТРИП-стали вполне вероятно уступят место так называемым сталям типа ТВИП (англ. TWIP от Twinning-Induced Plasticity).

Примерный химический состав TRIP - сталей легированных кремнием