Odpoveďou na túto otázku sú výskumy Dr. Daniela Križana z rakúskej oceliarskej spoločnosti Voestalpine Steel Division, ktoré sa zaoberajú novými druhmi ocele v automobilovom priemysle. „Náročné požiadavky ohľadom zmenšovania hmotnosti karosérií a zlepšovania odolnosti pri náraze vyvolali za posledné dve až tri dekády doslova explóziu vo vývoji ocelí pre automobilový priemysel. Vývoj ocelí je doslova nanotechnológia ovplyvňujúca vlastnosti ocelí až po atomárnu úroveň s využitím najmodernejších experimentálnych metód,“ hovorí Dr. Križan.
Dôležité je množstvo uhlíka a legujúcich prísad
V dnešnej dobe poznáme viac ako 2 500 rôznych druhov ocelí. Oceľ využívaná v automobilovom priemysle sa spracúva od surového železa cez procesy metalurgie, odlievania, valcovania až po konečný ohrev tzv. žíhanie s následným pozinkovaním, až kým sa z nej nestane výsledný produkt – pozinkovaná za studena valcovaná oceľ vo forme tenkého karosárskeho plechu. Netreba pritom zabúdať na množstvo uhlíka a legujúcich prísad. „Surové železo z vysokej pece obsahuje príliš vysoký obsah uhlíka, ktorý treba odstrániť pomocou kyslíka fúkaného do taveniny v LD konvertore v procese primárnej metalurgie. Sekundárna metalurgia vrátane legovania ocele sa následne vykonáva hlavne v panvovej peci,“ vysvetľuje Dr. Križan.
Na vývoj ocele sú kladené vysoké nároky
Tenký karosársky plech musí mať vhodnú finálnu mikroštruktúru, pričom jeho výroba by mala byť jednoduchá pri zachovaní nízkych nákladov. Ďalej by mal mať dobrú tvarovateľnosť, má byť zvariteľný, bezproblémovo pozinkovateľný, aby bol odolný voči korózii.
Na výrobe sa okrem ľudského faktoru podieľajú aj počítače. „Empíria zahŕňa už iba malú časť výroby, v súčasnosti je to už obrovské know – how podporované celým radom počítačových simulácií,“ vyzdvihuje vedec.
Pevnosť ocelí sa zvýšila viac ako šesťnásobne
Dnes sa pracuje už na šiestej generácii ocelí v automobilovom priemysle. Kým v osemdesiatych rokoch minulého storočia boli na trhu iba mäkké ocele s extrémne nízkym obsahom uhlíka, v deväťdesiatych rokoch bola vyvinutá celá nová skupina vysokopevných ocelí.
Ocele sú na rozdiel od zliatin hliníka akoby mnohotvárne, keď v závislosti od teploty dokážu prechádzať viacerými fázovými transformáciami v tuhom stave. Tak mohli na začiatku nášho tisícročia vzniknúť pokrokové vysokopevné ocele. „Pokrokové vysokopevné ocele sú v podstate akoby kompozitné materiály skladajúce sa z rôznych mikroštruktúrnych fáz . Preto sa tieto ocele nazývajú aj multifázové. Kombináciou týchto fáz je možné nastaviť rôzne mechanické vlastnosti ocele,“ dopĺňa Dr. Križan.
Daniel Križan dnes pracuje aj na oceliach s TRIP a TWIP efektom. „Oba druhy majú extrémne vysoký pomer pevnosti a tvarovateľnosti, čo je pri bežných konštrukčných materiáloch v podstate nepredstaviteľné. Ocele s TWIP efektom sú v tomto smere ešte o niečo lepšie oproti oceliam s TRIP efektom. Lenže do TWIP ocelí sa pridáva oveľa viac prísadových prvkov – sú vyššie legované, a teda aj veľmi drahé. Popri tom sa veľmi náročne vyrábajú, tak preto sa používajú v karosériách automobilov len veľmi sporadicky. Ocele s TRIP efektom využívame vo veľkej miere,“ vysvetľuje.
Ocele chránia životy ľudí a prírodu
Výsledkom spevnenia ocele je menšia hrúbka komponentov karosérie, tým sa zníži ich hmotnosť. Nižšia celková hmotnosť automobilu potom zabezpečuje nižšiu spotrebu paliva pri zníženej tvorbe CO2 emisií, ktoré sú jedným z faktorov globálneho otepľovania.
K významným benefitom moderných modelov automobilov patrí vysoká bezpečnosť posádky či chodcov pri nebezpečných haváriách. „Novovyvinuté ocele pre automobilový priemysel zabezpečujú oproti klasickým oceliam vyššiu pevnosť kabíny posádky, a teda lepšie správanie automobilu pri náraze. Táto kabína sa pri náraze nedeformuje, čím môžeme predísť poraneniam posádky alebo dokonca aj smrti,“ vysvetľuje vedec.
Nová oceľ sa používa pri výrobe dverí a hlavne nosných častí karosérie pozostávajúcej z priečok či anti-intrúznych bariér. Pri výrobe kufra a blatníkov sa využíva najmä mäkká oceľ. Faktom je, že použitie ocele v konštrukcii automobilov predstavuje v strednej triede zhruba 60 percent.
Presadiť sa na trhu nie je jednoduché
Podľa Dr. Križana je „najväčším úskalím udržať cenu nových produktov na relatívne nízkej úrovni. To znamená, že ocele sa musia dať ľahko vyrobiť pri nízkych nákladoch. Rovnako sú náročné kritériá ohľadom ich tvárnenia, zvárania a koróznej odolnosti, aby sa z nich dali v automobilovom priemysle vyrobiť komponenty karosérií s vyhovujúcimi prevádzkovými vlastnosťami a dostatočnou životnosťou“.