東北大學易紅亮教授團隊:2GPa級板簧用鋼取得突破!

2020-12-12 騰訊網

由東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室易紅亮教授團隊開發的2000MPa級高應力板簧用鋼，與國內板簧用鋼頂尖企業方大特鋼合作，成功試製了全新的2000MPa板簧用鋼，在重慶紅巖方大汽車懸架有限公司試製的高應力板簧，性能指標達到了國外先進板簧水平，於2020年10月底，成功完成了某國內客車品牌的車型道路實驗，測試結果均滿足用戶要求，為國內客車企業解決高應力板簧的掐脖子問題提供了技術支撐。

鋼板彈簧，又稱板簧，因構造簡單、維修容易，成本低廉，常被用於各種商用車和工程車輛的懸架系統。在車輛行駛過程中，鋼板彈簧承受車輪對車架的載荷衝擊，消減車身的劇烈振動，保持車輛行駛的平穩性和對不同路況的適應性。在車輛行駛過程中，車輛懸架用彈簧構件反覆承受應力的負荷，因此，板簧的疲勞耐久表現異常重要。

同時，為提升商用車的舒適性，通常希望板簧剛度降低，這就要求鋼板彈簧具有高的應力負荷承受能力。此外，商用車的輕量化要求，也需要板簧構件中各片厚度減薄從而達到懸架系統減重的效果，板簧的應力水平進一步提高。綜上，部分車型板簧的設計應力水平高達1300MPa，因此，需要開發下一代的高應力板簧用彈簧鋼材料及相應的板簧製造技術。

現在常用的彈簧扁鋼產品主要包括60Si2Mn、50CrV、52CrMnMoV等，其屈服強度主要在1200~1500MPa，抗拉強度在1300~1800MPa，且中高碳的合金設計導致材料的韌性較差，已經無法滿足汽車廠的高應力板簧用鋼需求。

基於此，東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室易紅亮教授團隊在2000MPa熱衝壓用鋼的研發基礎上，通過釩微合金化設計結合獨特的熱處理工藝，利用納米級得碳化釩析出大幅改善彈簧鋼馬氏體基體韌性，開發了新一代的2000MPa高應力板簧用鋼。通過產品取樣分析可知，開發材料的屈服強度達到1700MPa以上，抗拉強度超1950MPa，-40℃的U型試樣衝擊功大於40J，顯示出極佳的強韌性結合。與現有板簧產品相比，強度提高可達20%以上且韌性提高達80%以上，同時，零件生產成本則幾乎未增加。在臺架疲勞測試上，採用該2000MPa級彈簧鋼的板簧可在最高應力水平達到1300MPa的負荷下保持25萬次不發生斷裂，展現出優異的疲勞服役性能。

▲2000MPa級板簧典型拉伸曲線

▲2000MPa級板簧中納米析出碳化物

目前，易紅亮教授團隊與鋼鐵企業、板簧企業、汽車企業緊密合作，實現了從科學到技術再到產品的快速產業化落地，為未來商用車的駕乘舒適性提升與輕量化做出巨大貢獻。

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