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中国汽车市场已进入以大众消费为基础的成长发展期,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。
1.不锈钢是汽车用钢的发展趋势之一
我国汽车用优质钢材约占汽车用钢材量的30%,钢铁占生产成本比重为25%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。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1500万辆车,推算大约每年使用40多万吨不锈钢。
2. 汽车排气零件用铁素钢不锈钢
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。排气系统应用不锈钢的种类。根据汽车零部件工作条件,选择钢种。奥氏304(06Cr19Ni10)为传统不锈钢。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。近年来,汽车排气零部件用不锈钢中,80%已是铁素体不锈钢。
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。
3.汽车零部件使用不锈钢实例
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%。
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