超高强度汽车车门防撞钢梁开发.pdf

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1、超高強度汽車車門防撞鋼樑開發123涂睿帆■潘永村■劉弦錦本研究成功開發了防撞鋼樑所需鋼材Inthisresearchwedevelopedaninduction及建立感應熱處理量產技術，並針對低碳heattreatmentproductiontechnologyto錳硼鋼材之性能進行評估。研究發現，低碳manufacturelowcarbonMnBsteelforautomobile錳硼鋼管透過適當之感應加熱及噴水淬火doorimpactbeam(DIB).Afterasprayedwater製程，

2、鋼材能完全變態成淬火麻田散鐵組quenchingandtheinductionheatingtreatment,織，具有TS≧1470MPa之超高強度性能及thelowcarbonMnBsteelhasawell-developedEL≧12%之優異延性。此外，此鋼樑具有martensiticstructureexhibitingultra-hightensile良好穩定之彎曲吸收能及高速衝擊能特性，strengthgreaterthan1470MPaandagoodductility且鋼材於超高強

3、度狀態下仍具有良好之抗延morethan12%(GL=50mm).Theinductionheat遲破裂性能。綜合評估說明經感應熱處理之treatedlowcarbonMnBsteelalsohasagoodstable低碳錳硼鋼管極適合作為汽車車門防撞鋼樑bending-absorptioncapabilityandagooddelayed所用。fractureresistance.關鍵詞：防撞鋼樑、低碳錳硼鋼、延遲破Keywords:doorimpactbeam,MnBsteel,delayed

4、裂、感應熱處理fracture,inductionheattreatment壹、前　言隨安全意識的提升，各類抗撞結構及安全輔助裝置不斷被研製來加強車輛抗撞能力及乘客安全性，其中防撞鋼樑便是設計來保護乘客免受側邊撞擊的威脅及強化車門防止變形鎖死的能力，為現今轎車的必要配備（如圖1所示）。圖1車門防撞鋼樑12中鋼公司鋼鐵研究發展處鋼鐵產品發展組工程師新材料研發處鋁及特殊合金發展組研究員3逢聯企業股份有限公司副總鑛冶55/4－27－根據美國聯邦汽車安全標準（FMVSS,FederalMotorVehicl

5、eSafetyStandard）No.214規範，2多數車廠已制定防撞鋼樑用鋼之性能要求：拉伸強度須≧110kg/mm及伸長率≧10%。早期傳統之車門防撞鋼樑是由高強度鋼片經衝壓所製成，隨鋼材及工藝技術的演進，如今已被超高強(1,2)度淬火型鋼管所取代以達到車體輕量化及安全性要求。(3)防撞鋼管製程係採電阻銲（ElectricResistanceWelding，ERW），如圖2所示。其生產流程為:分條後之熱軋鋼帶經製管機之多道輥輪加工成管狀，在鋼管接合前通過一高頻感應線圈（高週波熔接機），使鋼帶邊緣

6、產生渦電流並加熱呈半熔融狀態，最後通過一對銲接輥輪將熔融區接合並擠出餘料成一鋼管。接著可透過感應加熱淬火製程來達到硬化效果，感應加熱技術具有加熱快速、節能、易於自動化和線上生產、生產效率高等特點，是綠色環保型加熱工(4)藝之一。此外搭配高壓噴水淬火，使鋼材之淬火冷速大幅提昇，相較於傳統的浸泡水淬，其淬火硬度及強度能增加，更有效地提升防撞鋼樑輕量化目的。圖2防撞鋼管電阻銲製程示意圖防撞鋼樑因強度超高，具有較高的氫脆（hydrogenembrittlement）敏感性，即可能因鋼材於冶煉、加工、熱處理、

7、酸洗和電鍍等過程中吸入氫原子或氫原子滲入而造成其機械性能出現弱化現象，且鋼材通常僅處於低拉應力（

8、對氫脆現象無影響。透過Sievert'sLaw(C�0.00185Pexp(3400/T))計算發現，鋼材於1atm氫壓及室溫下所(6)(7)固溶之氫量僅約0.01~0.02ppm，無法造成氫脆影響。然而，若內部出現缺陷（如圖4），缺陷尖端周圍會產生一應力場，會誘使氫原子擴散聚集於應力區，造成缺陷尖端的應力場發生變化，其「外加應力及殘留應力的應力和」會多增加了氫引發之應力，此時基地整合力也會因吸氫而減弱，在兩應力消長不平衡下促使缺陷裂縫擴張。而鋼材中氫陷阱包括有