综合资讯 钢铁 有色 煤炭 煤化工 石油 农产品 钢联数据 工程 招标 钢银电商 搜搜钢 及韵物流 国际 海运 期货 指数 技术 钢厂 会展 研究 快讯

新型轻量化材料 不锈钢在汽车部件中的应用分析

2008-07-23 08:09 来源:[ 我的钢铁 ]

    2006年,是中国汽车市场转折性的一年。一个世纪以来,汽车行业首次由精英消费正式转向大众消费,而2007年是我国汽车行业运行比较好的一年,中国汽车行业继续前几年的平稳发展态势,保持了较快增长。根据国家统计局对规模以上企业的统计,去年全国汽车产量达到904万辆,增加了22.9%;其中轿车生产495万辆,增加了25%。

2008年的来临,人民币升值、原材料价格上涨、劳动力成本上升、自然灾害等诸多因素对经济的发展产生了影响;国家加大了宏观调控力度,采取了从紧的货币和财政政策。在宏观经济环境已发生巨大变化的情况下,08年上半年,汽车累计产销依然双双超过500万辆,同比增长16.71%和18.52%,增幅较上年同期出现温和回落,但就上半年的增长速度来看,仍属较快增长。预计中国汽车保有量将在本世纪30年代中期接近或超过美国。除了中国居民生活水平不断提高外,中国的道路条件、汽车制造技术能力、燃料供应、人力素质等市场成长是中国汽车产业进入成长期的主要支撑。

近年来,不锈钢将成为一种潜在的新型轻量化材料。不锈钢在汽车制造中的应用历史虽不长,但它主要用于制造汽车发动机的零部件,而作为轻量化的材料应用于结构零件的试验和试制研究是发展趋势。

据有关统计,近15年来,美国汽车制造业使用不锈钢的数量显著增加。实际生产中大多数车型的发动机排气系统采用不锈钢,估计每辆车的不锈钢使用量在23Kg左右,每年生产1500万辆汽车,推算大约每年使用40多万吨不锈钢。

日本汽车工业协会一份调研报告显示:2002年比1983年,汽车中的不锈钢材的用量增加了3倍多。

而目前我国汽车用不锈钢约占汽车用钢材量的30%,占整部汽车生产成本比重为7.5%左右。低油耗、轻量化、低排放污染和安全性成为当今汽车工业发展趋势。

自20世纪70年代后期,汽车排放法规日益严格,为改善催化效率,降低排放,不断地提高发动机排气温度,排气歧管工作温度由750~800℃提高到900~950℃,甚至更高。为提高燃油经济性,也需减轻车重。排气岐管及紧固件由优质碳素钢转换为不锈钢,消声器废气温度提高,加重了腐蚀程度,也必须采用不锈钢。

下表为不同汽车排气系统中零部件,应用不锈钢的种类:

主要零部件
钢种
排 气 系 统
尾气进气管
SUS429L、430JIL、444
前管
SUS410L、409L、430JL
软管
SUS304、XM15JL
外层编织机
SUS430、304
金属底层
20Cr-5Al
催化转换器
SUS410L
丝网
SUS316
中心管
SUS410L、409L、430JIL
消声器
SUS410L、409L、430JIL、436L、436JIL
扩散管
SUS430L、430JIL
绝热器
SUS409L、430JIL
垫圈
SUS301、304
EGR管
SUS410L、304、321

近年来,汽车排气零部件用不锈钢中,80%已是铁素体不锈钢。铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比,生产成本低、线膨胀系数小,导热系数大。而且铁素体型不锈钢比奥氏体型不锈钢有更优良的高温性能,价格也便宜。

在许多情况下,汽车排气系统设计成复杂形状,以适合于有限的车体空间,紧固件优先考虑的是耐热性,第二位才是考虑的高成形性,许多汽车零部件企业强烈要求开发兼备这两种钢的优点的不锈钢。具体地说,这意味着开发具有高耐热性(高温强度、高温疲劳性能和热疲劳性能)等同于或优于SUS444和高成形性能与304相同的奥氏体型不锈钢。近年来,由于排气系统服役条件愈加恶劣,排气温度升高至950~1000℃,排气岐管用不锈钢由SUH409L(低等级)、SUS430JIL(高等级)进展到高性能材料SUS444(019Cr09Mo2NbTi)。消声器系统温度可达到300℃,用材也有类似的变化。

而日本轿车排气系统,由于排气温度的提高,排气岐管由SUH409L制成。美国汽车排气系统则应用T409,T439,AL409,436S等不锈钢。

我国生产轿车排气系统用不锈钢,奥氏体型不锈钢主要是304,309,321等,铁素体型不锈钢主要409,429,432,436,439,441,444等。排气系统应用的奥氏体型不锈钢,由于高额进口关税,已完全在国内采购,铁素体型不锈钢由于牌号少,性能不如国外产品稳定等原因,当前重点开发新产品形成系列,含铌铁素体不锈钢是开发重点。409Ti在冷端应用有严重的晶间腐蚀现象,加入少量铌,改善铁素体型不锈钢耐蚀性、高温强度、抗氧化、抗蠕变性能,铁素体型不锈钢Nb-Cu合金化、Nb-Mo合金化,耐蚀性、耐热性好。国外采用11CrSiNbTi,12CrTiNbAl,18CrTiNb,13CrTi4Al等。

此外,具有减轻质量潜力的不锈钢材料主要为高强度不锈钢。如AISL301L(0.02%C-17.3%Cr-7%Ni-1%Mn-0.15%N)钢试制的汽车防撞弓形梁、档板等零部件,减轻质量幅度一般在15%左右。

对原碳素钢设计和不锈钢的轿车前侧弓形梁的碰撞特性进行分析,在保持车辆安全性的条件下,单纯的材料替换(用屈服极限为880MPa的冷作不锈钢板),部件的质量即可由28.1Kg下降到20.1Kg,减轻质量幅度为28.5%,而采用液压成型工艺,可将原来的多零部件设计简化为一个零件,减轻质量效果可进一步提高到33.8%。对保险杠的研究也得到了类似的效果,将不锈钢后保险杠板材的厚度由74mm减为58mm,零件质量减轻达39%。

汽车行业的蓬勃发展,带给不锈钢行业的不仅仅是旺盛的需求,还要愈加激烈的市场竞争,此外,原料成本的上涨,都促使汽车用不锈钢的发展向着低成本,高性能发展。很多专家分析,到2010年中国汽车产量将达到1000万辆。如果按每辆汽车平均使用不锈钢25千克计算,2010年需要汽车用不锈钢25万吨。虽然表面上看这个数字相对不锈钢消费总量来说占得比重不高,但是我们要看到这种需要使用高标准不锈钢的行业的飞速发展对我国不锈钢行业整体品质的提升有极大的推动作用。Mybuxiu分析师看来,的确是个令人惊喜的目标,但笔者也同时认为,随着汽车排气系统耐热性和耐蚀性要求的进一步提高,不锈钢生产商,经销商以汽车生产商更应将目光放置新型不锈钢的研发,促使汽车所用材料从普通不锈钢向更高性能不锈钢转变,扩大成本低、抗氧化性和热疲劳特性好的铁素体不锈钢在汽车排气系统中的使用比率。

以上内容仅代表个人观点,不代表本网看法

(Mybuxiu.com研究中心 酸菜鱼 编辑,请勿转载)




[需要查看更多数据,请免费试用钢联数据]

相关资讯