高度な高強度鋼:定義と用途

ドライバーの安全性と燃費に対する懸念がより顕著になるにつれて、自動車メーカーは車両の生産ライフサイクルのあらゆる側面をより効率的にしようと努めてきました。この進行中の最適化プロセスの一部には、自動車用途で最も効果的または有益な材料特性を徹底的に検討すること、およびこれらの望ましい特性を提供する材料をさらに組み込むことを試みることが含まれます。この分野における重要な突破口の 1 つは、高度な高強度鋼 (AHSS) の開発です。

高度な高強度鋼は、耐久性、製造の容易さ、高強度対重量比の独自の組み合わせを提供する新世代の鋼種であり、鋼の部品とコンポーネントが重要な安全性と効率の規制を費用対効果の高い方法で確実に満たすようにします。

自動車メーカーは何年にもわたって高度な高強度鋼を使用してきましたが、製造プロセスが改善されるにつれて、その後の各世代の鋼も同様に改善されています。エンジニアは、正確な加熱および冷却プロセスとさまざまな強化メカニズムを使用して、高い延性や引張強度などの最適な機械的特性を実現しながら、衝突性能、延性、疲労、剛性、およびその他の特性の要件も満たしています。

さまざまなタイプの高度な高強度鋼板もさまざまな特性を提供するため、メーカーは部品構成を調整して各用途の特定のニーズを満たすことができます。たとえば、自動車のフレームは、衝突が発生した場合に乗客を保護するのに役立つ制御された変形を受けるように設計されている、しわくちゃゾーンで使用される部品よりも高い剛性 (車両の構造的完全性を維持するため) を必要とします。

高度な高強度鋼の種類

550 メガパスカル圧力単位 (MPa) 以上の降伏強度レベルを持つ鋼は、通常、高度な高強度鋼と見なされます .これらの金属の第 1 世代と第 2 世代では、エンジニアは自動車部品の性能要求を満たすために、特定の鋼の化学組成と多相微細構造の違いを迅速に活用しました。

• 二相 (DP) 鋼 :最も広く使用されている高度な高強度鋼の 1 つで、非常に延性が高く、破壊に強いため、構造部品を含むさまざまな自動車用途に使用できます。
• 変態誘起可塑性 (TRIP) 鋼: TRIP鋼部品に高い耐久性を与える高い可鍛性を示します。どちらも高いエネルギー吸収を提供するため、くしゃくしゃのゾーンに適しています。
• マルテンサイト鋼: 炭素含有量が増加した微細構造により、材料の強度と硬度が向上しますが、従来のスチール部品のようにコンポーネントの重量が増加することはありません。マルテンサイト鋼は永久変形に耐えるため、自動車の客室や安全ケージの強化に最適な材料です。

過去数年間の新たな研究開発により、多くの場合大幅に低コストで、強度と延性の組み合わせを向上させるように設計された、新しい第 3 世代の高度な高強度鋼が生まれました。業界はまだ第 3 世代の高強度鋼の標準化された定義に向けて取り組んでいますが、典型的な望ましい特性は、最小強度 1200 MPa と 30% の伸びの延性です。これは、以前の世代の鋼よりも著しく向上しています。

高度な高強度鋼の用途

高度な高強度鋼は自動車用途で長年使用されてきましたが、他の製造部門にもますます組み込まれています。高強度鋼の衝突安全機能は、たとえば鉄道輸送システムでの用途に最適です。

高度な高強度鋼は、自動車だけでなく、航空機、船舶、列車のエンジン性能と速度制限を改善することもわかっています.高度な高強度鋼市場は、方法がより効率的になるにつれて、世界中の製造業者に大幅なエネルギー節約を提供する態勢も整っています.

先端高強度鋼の挑戦

高度な高強度鋼にはいくつかの制限があります。第 3 世代の高度な高強度鋼の延性を高めるには、金属の合金含有量を増やす必要があります。これにより、材料の延性を維持しながら鋼をより複雑な形状に冷間成形することができますが、成形型の摩耗が増加し、スプリングバックが増加します。

高度な高強度鋼のより高い炭素および合金含有量によって作成された微細構造は、溶接プロセスに伴う急速な加熱と冷却によって悪影響を受ける可能性があるため、溶接性も課題となります。

進行中の第 3 世代の高度な高強度鋼の開発における 1 つの目標は、強度と延性を最大化し、脆化を回避しながら、コストを低く抑えるために高強度鋼の合金含有量を減らすことです。

可能性を再定義する製造パートナーシップ

高度な高強度鋼は、業界全体でさまざまな部品の引張強度と耐久性を向上させるのに適している場合があります。エネルギー効率とエンジニアリングの進歩により、次世代の高度な高強度鋼がさらに用途の広いものになる可能性があります。

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