汽车EVI及高强度钢氢致延迟断裂研究进展_中信微合金化技术中心中国汽车工程研究院股份有限公司编.pdf

汽车 EVI 及高强度钢氢致延迟断裂研究进展Automotive EVI&Hydrogen Embrittlement ofHigh Strength Steels中信微合金化技术中心中国汽车工程研究院股份有限公司编版权专有 侵权必究 图书在版编目(CIP)数据 汽车 EVI 及高强度钢氢致延迟断裂研究进展/中信微合金化技术中心,中国汽车工程研究院股份有限公司编.北京:北京理工大学出版社,2019.11 ISBN 978-7-5682-7705-1.汽.中 中.汽车-高强度钢-氢脆-韧性断裂-文集.U465.1-53 中国版本图书馆 CIP 数据核字(2019)第 226613 号出版发行/北京理工大学出版社有限责任公司社 址/北京市海淀区中关村南大街 5 号邮 编/100081电 话/(010)68914775(总编室)(010)82562903(教材售后服务热线)(010)68948351(其他图书服务热线)网 址/http:/经 销/全国各地新华书店印 刷/开 本/710 毫米 1000 毫米 1/16印 张/21责任编辑/王玲玲字 数/365 千字文案编辑/王玲玲版 次/2019 年 11 月第 1 版 2019 年 11 月第 1 次印刷责任校对/周瑞红定 价/168.00 元责任印制/李志强图书出现印装质量问题,请拨打售后服务热线,本社负责调换汽车 EVI 及高强度钢氢致延迟断裂研究进展编委会顾问:翁宇庆毛新平付俊岩Marcos Stuart编委会主任:马鸣图郭爱民副主任:Julie Cairney蒋浩民张文洋主编:路洪洲周佳副主编:陈翊昇韩非詹华赵岩编委(按姓氏字母排名):Amado Rodrigo陈二军陈宇陈翊昇方刚Felippe Barbosa郭爱民韩非胡军Jian Bian蒋浩民蒋松蔚Jose BacalhauJulie Cairne缪心雷林利刘春海刘宏亮刘仁东路洪洲陆匠心陆丽莉罗兴宏吕超马鸣图马芳武Marcelo Scuccuglia闵峻英曲新军Rafael Mesquit师彦春孙中渠王勇王建锋王毛球王文军阎换丽王智文张文洋张永青赵清江赵岩詹华周佳朱伦才审稿(按姓氏字母排名):范体强韩志勇金学军李金许李永兵林建平刘献栋龙木军王登峰王辉王利王亚东黄明欣熊飞杨上陆易红亮张宜生赵征志第二届汽车 EVI 及高强度钢氢脆会议组委会大 会 顾 问:翁宇庆毛新平付俊岩Julie CairneyMarcos Stuart名 誉 主 席:翁宇庆大 会 主 席:郭爱民马鸣图学术委员会(按姓氏字母排名):Jian BianYisheng Chen陈云霞陈宇崔阳代云红董瀚韩非韩志勇Hardy Mohrbacher胡军黄健黄明欣惠卫军蒋浩民江社明金建伟金学军康明李金许李瑞生李书瑞李彦波李永兵李志伟缪新雷林建平刘波刘春海刘仁东刘献栋刘永刚刘正东陆博陆丽莉陆匠心路洪洲鲁后国罗兴宏马芳武任鹏单智伟宿彦京孙卫华唐玉刚王登峰王辉王建锋王利王毛球王昭东王文军王勇王云阁王智文Fugao Wei韦旋熊飞杨上陆易红亮詹华赵岩赵征志张建张宜生张永青张跃周佳周茂奇朱国森朱伦才第二届汽车 EVI 及高强度钢氢脆会议组织机构主办单位:中信微合金化技术中心中国汽车工程研究院股份有限公司联合主办:悉尼大学汽车用钢开发与应用技术国家重点实验室(宝钢)马鞍山钢铁股份有限公司协办单位:中国科学院金属研究所钢铁研究总院鞍钢蒂森克虏伯汽车钢有限公司宝山钢铁股份有限公司中央研究院中信戴卡股份有限公司支持单位:中国汽车工程学会材料分会中国机械工程学会材料分会中国金属学会特钢分会中国金属学会材料分会通用汽车中国科学研究院北京汽车研究总院有限公司前言汽车轻量化和安全性等的提升,使高强度钢和超高强度钢及先进成形技术的应用迅速增长,也要求原材料企业及零部件企业能够具有 EVI 能力并为主机厂提供解决方案。EVI,即 Early Vendor Involvement,是指上游材料和零部件供应商对下游客户的新产品开发先期介入模式,上游材料和零部件供应商充分了解下游客户对上游产品性能的要求,从而为下游客户新产品开发提供更优的产品和个性化服务。同时,随着高强度钢的大量应用,与高强度钢应用相关的氢致断裂问题时有发生,给汽车、桥梁、轨道等其他下游行业带来安全隐患。正是在这种形式下,2017 年 12 月,“第一届中国汽车 EVI 及高强度钢氢致延迟断裂会议”在中信微合金化技术中心和中国汽车工程研究院联合组织下于中国北京召开。为进一步推动汽车行业 EVI 模式的发展和氢致延迟断裂相关应用、评价技术进步,中信微合金化技术中心和中国汽车工程研究院于 2019 年 8 月 2930 日在中国重庆联合组织了“第二届汽车 EVI 及高强度钢氢脆会议”,并邀请业内专家撰写研究报告以出版成集,旨在增进上下游企业的技术沟通和相互了解,推动汽车整车企业、零部件企业、钢厂、高等院校、研究院所之间的紧密合作,以期上下游一起推进我国汽车产品结构调整、品质提升和竞争力提高,缩短新产品的开发周期,深入认识高强度钢氢致延迟断裂的本质,进一步明确其在汽车中应用时的影响。本次会议的召开及本书的出版得到了翁宇庆院士、毛新平院士、Julie Cairney 教授、Andrej Atrens 教授及业内专家学者的大力支持,同时得到了中国汽车工程学会材料分会、中国机械工程学会材料分会、通用汽车中国科学研究院、北汽集团新技术研究院等单位的大力支持,特代表主合办单位表示感谢!本书既是本次大会的优秀论文结集,也是近年业内汽车 EVI 技术及氢脆2 延迟断裂技术最新进展的研究性著作。由于出版周期及论文审稿等时间所限,经学术委员会专家评审,仅将会议前期征集的部分优秀论文进行结集出版,共计 31 篇,主要涉及 EVI 模式合作、EVI 解决方案、氢致延迟断裂等内容。本书的 31 篇深度研究报告的征集得到汽车行业及钢铁行业上下游单位及广大科技人员的广泛响应和积极支持,包括主机厂、钢铁企业、零部件企业、科研院所的稿件,在此表示诚挚的感谢。由于编辑、出版时间较紧,书中疏漏之处难免,恳请读者批评指正。中信微合金化技术中心中国汽车工程研究院股份有限公司2019 年 10 月目录EVI 技术篇融入汽车开发流程的 EVI 开发及展望3汽车车身正向选材的逻辑与实践19韩国浦项制铁的电动汽车轻量化解决方案34基于多目标优化设计的轻量化方案42800 MPa 级 Nb 微合金化热镀锌双相钢退火工艺的研究53过时效温度对 1 000 MPa 级冷轧双相钢组织及力学性能的影响研究58某车型座椅满足 C-IASI 与 C-NCAP 鞭打性能优化66IF 钢中 C、N 元素对组织性能的影响79700 MPa 级低合金高强度钢焊接热影响区连续转变曲线86含铌高强度钢仓栅式半挂车的轻量化设计94汽车车身用钢的均匀延伸率与局部延伸率104不同冷却工艺对 600 MPa 级热镀锌双相钢性能及表面质量影响116基于某燃油汽车的轻量化设计研究与应用124热镀锌双相钢表面色差问题的分析132不同材料在乘用车正面碰撞仿真中的对比分析139热成形钢电阻点焊工艺及焊接性能研究150基于碰撞安全的双相钢 DP780 动态力学本构表征研究162基于 CAE 分析的 B 柱热冲压成形工艺的研究173DIC(Digital Image Correlation)在材料变形行为中的应用研究183第三代先进高强度钢 QP 钢研发进展193汽车轻量化发展战略重点 新材料的应用1992 汽车用高强度钢疲劳寿命预测研究212汽车轻量化新材料及相关工艺研究进展221基于 PAM-STAMP 的汽车翼子板成形数值模拟及工艺优化230氢致延迟断裂技术篇NbV 微合金化对 1 500 MPa 级热成形钢抗延迟断裂性能的影响研究241夹杂物对热成形钢氢致延迟开裂行为影响254Nb 微合金化技术在 2 000 MPa 级热成形钢中的作用269微合金化对热成形钢抗氢致延迟断裂性能提升的作用机理研究278宝钢 1 500 MPa 热冲压钢延迟开裂性能评价297基于拉深工艺的 QP1180 钢延迟断裂机理研究306热冲压成形钢延迟开裂分析318融入汽车开发流程的 EVI 开发及展望范体强,万鑫铭,马鸣图,冯 毅,周 佳,王彬花(中国汽车工程研究院股份有限公司 重庆 401122)【摘 要】本文介绍了汽车行业的汽车用钢需求,主机厂需要钢铁企业全面融入整车开发过程,在不同的开发阶段,提供相应的 EVI 服务。介绍了 EVI 服务的三种层次,详细说明了 PBC-EV 的开发,这是一种全新的 EVI 技术路线。在未来 EVI 的发展上,钢铁企业需要在整车开发技术体系和规范、数据库平台、汽车零部件总成级解决方案等方面展开工作。【关键词】汽车用钢;EVI;整车开发EVI Development and Outlook Integratedinto The Vehicle Development ProcessFan Tiqiang,Wan Xinming,Ma Mingtu,Fen Yi,Zhou Jia,Wang Binhua(China Automotive Engineering Research InstituteCo.,Ltd.,Chongqing,China,401122)Abstract:The paper introduces the demand for automotive steel in the automotiveindustry.The OEMs need the steel companies to fully integrate into the vehicledevelopment process and provide corresponding EVI services at different stages ofdevelopment.The paper introduces three levels of EVI services,details the developmentprocess of PBC-EV,which is a new EVI technology route.In the future developmentof EVI,steel companies need to work on vehicle development technology systems andspecifications,database platforms,and auto parts assembly-level solutions.Keywords:Automotive steel;EVI;Vehicle development范体强,男,1981 年 5 月生,硕士,中国汽车工程研究院股份有限公司汽车轻量化中心高级工程师,重庆交通大学、湖南大学指导实践类兼职硕士生导师。主要从事汽车轻量化零部件测试评价、汽车安全轻量化性能开发、钢铁企业 EVI 和轻量化产品开发;已完成多项国家“十二五”科技支撑计划、国家重点研发计划等省部级科研课题,完成整车和零部件安全、轻量化相关开发 11 项;授权发明专利 3 项、实用新型 5 项,发表论文 13 篇。4 1 引言近十年来,中国汽车行业快速发展,与之相关的上下游行业也得到了较大的发展,“EVI”这个关键词也走入人们的视野,并逐步被接受。EVI(EarlyVendor Involvement,早期供应商参与),是指上游材料和零部件供应商对下游客户的新产品开发先期介入模式,其核心要求是上游供应商能充分了解下游客户对上游产品性能的要求,从而为下游客户新产品开发提供更优的产品和个性化服务。若由不同的企业在不同的行业里进行演绎,将会形成具有相近核心思想但却有不同核心内涵的各种 EVI 活动。在钢铁行业,EVI 首先被日本钢铁工程控股公司(JFE)和韩国浦项钢铁公司(POSCO)等钢铁企业提出并付诸实施1,取得了良好的成效。国内的宝钢、马钢和中信金属先后组