Stale wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym (automotive)

Autor:

Piotr Sompoliński

Data dodania:

14.07.2026 r.

Stal stanowi około 55% masy samochodu i jest stosowana głównie na elementy konstrukcyjne nadwozia i podwozia. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat metody produkcji stali znacznie się poprawiły, czego efektem są stale jednocześnie wytrzymałe i ciagliwe, albo kształtowalne w czasie obróbki i mocne po utwardzeniu lakieru. Ten artykuł omawia stale stosowane w przemyśle motoryzacyjnym.

Stale automotive - ogólny przegląd

Klasyfikacja stali konstrukcyjnych wykorzystywanych w przemyśle motoryzacyjnym:

stale głębokotłoczne miękkie, plastyczne:
- stale uspokojone Al (ang. Al-killed steel)
- stale wolne od atomów międzywęzłowych IF (ang. interstitial free)
stale głębokotłoczne o podwyższonej wytrzymałości lub stale HSS (ang. High Strength Steel):
- stale IF-HS o podwyższonej wytrzymałości
- stale umacniane podczas utwardzania lakieru BH (ang. baked-hardened)
stale AHSS (ang. Advanced High Strength Steel) bardzo wytrzymałe:
- stale dwufazowe DP (ang. dual phase)
- stale o złożonym składzie fazowym CP (ang. complex phase)
stale AHSS manganowe:
- stale umacniane przemianą TRIP (ang. transformation induce plasticity)
- stale umacniane efektem bliźniakowania TWIP

Stal uspokojona Al

Opis: węgiel w tych stalach jest rozpuszczony lub występuje w postaci węglików żelaza, co nadaje stali dużą plastyczność i miękkość. Podatne na starzenie.

Normy: często te stale spełniają wymagania DC01 i DC03.

Stal DC01:
- zawartość węgla poniżej 0,12%, może zawierać Ti lub B
- granica plastyczności Re: <280 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm: 270-410 MPa
- wydłużenie A: 28%
Stal DC03:
- zawartość węgla poniżej 0,1%, może zawierać Ti lub B
- granica plastyczności Re: <240 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm: 270-370 MPa
- wydłużenie A: 34%

Szczególne wypadki: stal całkowicie uspokojona głębokotłoczna DQSK (ang. Drawing Quality Special Killed) o wyższych wymaganiach.

Stal wolna od atomów międzywęzłowych IF

Inaczej: stal IF (ang. interstitial free), stal głębokotłoczna, stal SEDDQ (ang. super extra deep drawing quality), stal o ultra małej zawartości C, stal ULC (ang. ultra lot carbon).

Opis: węgiel i azot są związane w trwałe fazy i nie wydzielone do ferrytu, stąd taka stal jest niezwykle plastyczna i bardzo miękka. Skuteczne usunięcie Ci N z ferrytu wymaga dodatków stopowych Al, Ti i Nb. Odporna na starzenie.

Typowe własności:

Współczynnik r_s: 1,9-2,4
Wytrzymałość na rozciąganie Rm: 330-390 MPa

Normy: tylko stale wolne od atomów międzywęzłowych IF spełniają wymagania DC06 i DC07.

Stal DC06:
- zawartość węgla poniżej 0,02%, zawartość tytanu poniżej 0,3%, tytan można zastąpić Nb
- granica plastyczności Re: <170 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm: 270-330 MPa
- wydłużenie A: 41%
Stal DC07:
- zawartość węgla poniżej 0,01%, zawartość tytanu poniżej 0,2%, tytan można zastąpić Nb
- granica plastyczności Re: <150 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm: 250-310 MPa
- wydłużenie A: 44%

Stal IF o podwyższonej wytrzymałości

Inaczej: stal IF-HS (ang. interstitial free high strength)

Opis: zawiera dodatki stopowe tytanu, niobu i wanadu, jest wytrzymała, ale jednocześnie zachowuje głębokotłoczność. Odporna na starzenie.

Normy: wybrane wyroby płaskie wg PN=EN 10268:2008:

HC180Y:
- skład: C<0,01; Si<0,3; Mn<0,7; P<0,06; Ti<0,12
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 340 MPa
- wydłużenie A> 36%
- współczynnik starzenia r: >1,7
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,19
HC220Y
- skład: C<0,1; Si<0,3; Mn<0,9; P<0,08; Ti<0,12
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 350 MPa
- wydłużenie A> 34%
- współczynnik starzenia r: >1,6
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,18
HC260Y
- skład: C<0,01; Si<0,3; Mn<1,6; P<0,08; Ti<0,12
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 350 MPa
- wydłużenie A> 34%
- współczynnik starzenia r: >1,6
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,17

Stal umacniana podczas utwardzania lakieru BH

Inaczej: stal BH (ang. baked-hardenable)

Przeznaczenie w automotive: karoseria.

Opis: te stale są bardzo miękkie i plastyczne w stanie dostawy, co umożliwia odkształcenie na zimno. Na wyrób następnie nakładany jest lakier, po czym cały element przebywa w piecu w celu jego utwardzenia. Podczas utwardzenia lakieru następuje również znaczne zwiększenie granicy plastyczności stali (co najmniej o 30 MPa) i niewielkie zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie. Utwardzenie lakieru odbywa się w temperaturze 150-250°C przez 15-20 min. Blachy stalowe umacniane podczas utwardzania lakieru można uzyskać, wyżarzając rekrystalizująco taśmę ze stali niskowęglowej w piecu kołpakowym lub w sposób ciągły, albo wyżarzając rekrystalizująco taśmę ze stali wolnej od atomów międzywęzłowych w sposób ciągły.

Normy: wybrane wyroby płaskie wg PN=EN 10268:2008:

HC180B:
- skład: C<0,05; Si<0,7; Mn<0,7; P<0,06;
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 300 MPa
- wydłużenie A> 34%
- współczynnik starzenia r: >1,6
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,17
HC220B
- skład: C<0,06; Si<0,5; Mn<0,7; P<0,08
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 320 MPa
- wydłużenie A> 33%
- współczynnik starzenia r: >1,5
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,16
HC260B
- skład: C<0,08; Si<0,5; Mn<0,7; P<0,1
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 360 MPa
- wydłużenie A> 29%
HC300B
- skład: C<0,1; Si<0,5; Mn<0,7; P<0,12
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 400 MPa
- wydłużenie A> 26

Stal dwufazowa DP

Inaczej: stal DP (ang. dual phase), stal dual

Przeznaczenie w automotive: ramy, podłużnice, słupki, fotele, belki wzmocnienia bocznego, krytyczne elementy bezpieczeństwa.

Opis: stale wielofazowe, których mikrostruktura składa się głównie z osnowy ferrytycznej i martenzytu. Są umacniane na etapie przygotowania materiału. Te stale obrabiane są w temperaturze bliskiej krytycznej, gdzie fazy istnieją wspólnie. Niska zawartość węgla sprawia, że te stale dobrze się spawają. W automotive pozwalają na obniżenie masy o 50% przy zachowaniu tej samej wytrzymałości elementów. Ponadto są kształtowalne, odporne na korozję i zdolne do pochłaniania znacznych ilości energii.

Normy: wybrane wyroby płaskie wg PN=EN 10336:2007 (C oznacza walcowanie na zimno, a D na gorąco):

HCT450X:
- skład: C<0,14; Si<0,8; Mn<2,0; P<0,08; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<1,15
- granica plastyczności R_p0,2 260-340 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 450 MPa
- wydłużenie A> 27%
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,16
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >30 MPa
HCT500X:
- skład: C<0,14; Si<0,8; Mn<2,0; P<0,08; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<1,15
- granica plastyczności R_p0,2 300-380 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 500 MPa
- wydłużenie A> 23%
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,15
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >30 MPa
HCT600X:
- skład: C<0,17; Si<0,8; Mn<2,2; P<0,08; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<1,15
- granica plastyczności R_p0,2 340-420 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 600 MPa
- wydłużenie A> 20%
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,14
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >30 MPa
HDT580X:
- skład: C<0,17; Si<0,8; Mn<2,2; P<0,08; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<1,15
- granica plastyczności R_p0,2 330-460 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 580 MPa
- wydłużenie A> 19%
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,13
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >30 MPa
HDT780X:
- skład: C<0,18; Si<0,8; Mn<2,5; P<0,08; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<1,15
- granica plastyczności R_p0,2 450-560 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 780 MPa
- wydłużenie A> 14%
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >30 MPa
HDT980X:
- skład: C<0,23; Si<0,8; Mn<2,5; P<0,08; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<1,15
- granica plastyczności R_p0,2 600-750 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 980 MPa
- wydłużenie A> 10%
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >30 MPa

Stal o złożonym składzie fazowym CP

Inaczej: stal CP (ang. complex phase).

Przeznaczenie w automotive: belki drzwi, wzmocnienia, progi.

Opis: stal z bainitem górnym i dolnym, martenzytem oraz małą ilością ferrytu i austenitu o mniejszej stabilności, niż stal TRIP. Taśma wytwarzana na walcowniach gorących z regulowanym chłodzeniem taśmy na samotokach po ostatnim przepuście.

Normy: wybrane wyroby płaskie wg PN=EN 10336:2007:

HCT600C:
- skład: C<0,18; Si<0,8; Mn<2,2; P<0,08; S<0,015; Al<2,0; Cr+Mo<1,0; Nb+Ti<0,15; V<0,2
- granica plastyczności R_p0,2 350-500 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 600 MPa
- wydłużenie A> 16%
HCT980C:
- skład: C<0,23; Si<0,8; Mn<2,2; P<0,08; S<0,015; Al<2,0; Cr+Mo<1,2; Nb+Ti<0,15; V<0,22
- granica plastyczności R_p0,2 700-900 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 98 MPa
- wydłużenie A> 7%

Stal umacniana przemianą TRIP

Inaczej: stal TRIP (ang. transformation induced plasticity), stal z austenitem szczątkowym, stal o zwiększonej ciągliwości dzięki przemianie.

Przeznaczenie w automotive: progi, wzmocnienia drzwi, słupki, strefy kontrolowanego zgniotu

Opis: stal o bardzo dużej wytrzymałości z dobrymi własnościami plastycznymi. Cechą charakterystyczną jest to, że w momencie odkształcenia mechanicznego zachodzą przemiany fazowe. Umożliwia to pochłonięcie znacznych ilości energii, ponieważ metal przekształca energię uderzenia w umocnienie stali.

Normy: wybrane wyroby płaskie wg PN=EN 10336:2007:

HCT690T:
- skład: C<0,32; Si<2,2; Mn<2,5; P<0,12; Cr+Mo<0,6; Nb+Ti<0,2
- granica plastyczności R_p0,2 430-550 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 690 MPa
- wydłużenie A> 23%
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,18
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >40 MPa
HCT500X:
- skład: C<0,32; Si<2,2; Mn<2,5; P<0,12; Cr+Mo<0,6; Nb+Ti<0,2
- granica plastyczności R_p0,2 470-600 MPa
- wytrzymałość na rozciąganie Rm> 780 MPa
- wydłużenie A> 21%
- wykładnik umocnienia odkształceniowego n: >0,16
- wskaźnik umocnienia podczas utwardzania lakieru BH₂: >40 MPa

Stal z efektem bliźniakowania TWIP

Inaczej: stal TWIP (ang. twinning induced plasticity).

Przeznaczenie w automotive: belki i wzmocnienia drzwi, belki zderzaków.

Opis: nowoczesne stale. Podobnie jak w stalach TRIP, udar powoduje umocnienie stali, dzięki czemu te stale mają jednocześnie wysoką wytrzymałość i plastyczność.

Bibliografia

Prof. dr hab. inż Marek Blicharski, inżynieriia materiałowa stal, 2017 WNT, ISBN 978-83-01-18955-6

Ewa Kubińska-Jabcoń, Mariusz Niekurzak, Wykorzystanie nowoczesnych materiałów stosowanych w motoryzacji w celu poprawy jakości i bezpieczeństwa użytkowania pojazdów mechanicznych, 2019