钼作为一个金属、一种合金元素和化学产品的一个组成部分,对可持续发展作出了重要贡献。在这种增长模式中,资源的利用旨在满足人类需求,同时保护环境。
这里我们关注钼在交通运输中的应用是如何为可持续发展的三大支柱贡献力量的:
本案例研究探讨了采用高强度钢,尤其是含钼高强度钢,减轻车身和底盘重量、提高燃油效率和减少排放的可持续性优势。
因此,多年来一直在大力推行轻量化,与其他举措并行,作为实现减排目标的解决方案。汽车设计师面临的挑战是既要减轻汽车的重量,同时满足消费者对大型车辆日益增长的需求,并提高强度以满足严格的碰撞安全标准,还必须考虑成本和制造问题。
只有采用强度更高和/或密度更低的材料,才能满足对车辆的看似相互矛盾的要求:更轻、更大、更安全。
几十年来,钢一直用于制造汽车车身和底盘。轻量化举措正在用低合金高强度钢(HSLA)、先进高强度钢(AHSS)和冲压硬化钢(PHS)取代低碳钢(MS)。
与低密度材料不同,高强度钢很容易使用成熟的制造技术和专有技术进行加工。此外,高强度钢以相同甚至更低的成本减轻了重量,而采用低密度材料成本的增加十分显著。最先进的车身和底盘大多由高强度钢制造,占总重量的60%至80%。与传统车身相比,高强度钢的密集使用使车身重量减轻了100公斤以上。
强度的增加也有助于提高车辆的安全性。一项研究计算显示,由于美国车辆在2008年的评估结果与2000年相比有所改进,因此人员从碰撞逃生而不受伤的可能性已从79%提高到82%。与低碳钢( MS) 相比, 高强度钢(HSLA、AHSS和PHS)在车辆制造中的使用越来越多,如图2所示。表1列出了不同钢种及其应用。
图2 高强度钢在汽车中应用的发展(欧洲、日本)
表1 用于车辆制造的高强度钢钢种和应用
制造高强度的钢相对简单。挑战在于将高强度与良好的成形性和焊接性相结合,这是汽车制造关键工艺所必需的。传统的高强度低合金钢在汽车制造中得到了很好的应用,使重量减轻了2-5%。强度高达2000MPa的超高强度钢 – 有可能将重量进一步减轻20% – 需要合金化和形变热处理的复杂组合来达到所需要的性能。
高强度钢是生产车身和底盘的最具可持续性的材料。它是唯一一种以中等或较低成本来减轻重量的材料,同时其额外的强度可提高乘客在发生事故时的安全性。
钼是一种必不可少的合金元素,帮助有效地提高钢的强度,同时降低了对炼钢设备加工能力的要求。它有助于可靠地生产超高强度钢部件。
国际钼协会 (IMOA) 是一个以科学为宗旨的非赢利性行业协会,成立于1989年。目前,其会员代表着全球90%以上的钼矿山产量和几乎全部的冶炼能力。
国际钼协会具有前瞻性的市场开发项目,旨在提高人们对钼的认知,促进钼及含钼材料的应用。通过举办专题讲座和培训,提供技术咨询、出版技术手册、案例研究、行业简报和统计数据以及网站和微信公众号等途径,向制造商、工程师、设计师、材料决策者和广大公众介绍含钼材料的特性及适用性,宣传钼对于可持续发展的积极作用。我们资助科研项目,发现和开发新的应用领域或扩大现有的终端应用。我们还协调业内各方应对法规并利用严谨的科学依据促进法规的合理化。