Разработка этой новой стали, известной как «высокопрочная сталь третьего поколения», ведется в Исследовательском центре по производству стали им. Кента Д. Пизли, штат Миссури.«В настоящее время мы дорабатываем конструкцию стали для достижения целей в области механических свойств« Gen 3 »при одновременном сохранении технологичности», — говорит директор центра д-р Рональд Дж.
О’Мэлли, председатель по технологиям производства стали Ф. Кеннета Айверсона в штате Миссури. «Это одна из самых многообещающих сталей третьего поколения, которые я видел».В соответствии с правилами корпоративной средней экономии топлива (CAFE) Министерства транспорта США производители автомобилей должны повышать топливную экономичность своих автомобилей из года в год до 2020 года.
Регулирующие органы поставили предварительную цель повышения топливной эффективности до 54,5 миль на галлон для автомобилей. и легкие грузовики к 2025 модельному году. Улучшения в системах обработки выхлопных газов, эффективности трансмиссии и аэродинамике способствуют повышению топливной экономичности. Но снижение веса автомобиля также важно для достижения целей CAFE, говорит О’Мэлли.
«Автопроизводители должны производить легкие автомобили без ущерба для безопасности», — говорит О’Мэлли.То, что называется сталью первого поколения, чаще всего используется в современных легковых и грузовых автомобилях.
Был разработан продукт второго поколения, он прочнее и легче, чем материал первого поколения, но О’Мэлли говорит, что его производство слишком дорого и труднее. По его словам, сталь третьего поколения, разрабатываемая инженерами-металлургами из штата Миссури, должна быть легче, проще в изготовлении и достаточно прочной, чтобы решать проблемы безопасности автопроизводителей.Исследователи ST используют метод, известный как TRIP — или пластичность, вызванная трансформацией — для получения характеристик, необходимых для достижения целей безопасности и CAFE. Он включает преобразование нестабильной кристаллической структуры, известной как аустенит, которая обычно существует при высоких температурах, в мартенсит, более твердое вещество, которое образуется при деформации стали.
«В конструкции из сплава ST используется двухступенчатый или« двойной механизм TRIP », который приводит к экстремальному упрочнению и поглощению энергии, поэтому он очень хорош для защиты автомобиля от столкновения», — говорит О’Мэлли.Под руководством доктора Дэвида К. Ван Акена, куратора профессора металлургической инженерии, группа специалистов штата Миссури использовала метод атомного моделирования, известный как теория функционала плотности, для определения легирующих элементов и создания двойного TRIP-характера этих новых сталей.
Однако настоящая проблема заключается в крупномасштабном производстве этих новых сталей. С помощью промышленных партнеров исследователи из исследовательского центра Peaslee Steel Manufacturing Research Center изучают все аспекты производства стали — «от процесса плавления до окончательной формовки, производимой производителем автомобилей», — говорит О’Мэлли. Комитет из представителей четырех производителей стали — Nucor, U.S.
Steel, AK Steel и ArcelorMittal — курирует проект.Одним из преимуществ проведения исследований в штате Миссури является возможность исследователей создавать и испытывать небольшие партии стали.
В лабораториях ST исследователи могут производить 200 фунтов стали за раз, в то время как крупные производители стали, такие как Nucor, где О’Мэлли был главным металлургом до прихода в ST, должны будут производить 170 тонн стали для испытаний, говорит О’Мэлли.