一汽汽车钢板讲义

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1、一汽汽车钢板讲义一汽汽车钢板讲义一汽汽车钢板讲义一汽汽车钢板讲义 PresentationPresentation TranscriptTranscript1. 汽车钢板及应用 中国第一汽车集团公司技术中心 2009.9.18 一汽技 术中心 2. 1 概况 钢板（ Steel sheet ） 钢板 ( 钢带 ) 是一种宽厚比和表 面积都很大的矩形截面钢材。通常成张交货的称为 钢板 ，也称平板； 长度很长、成卷交货的称为钢带，也称 卷板 。其中卷板也称宽钢带， 一般限指宽度大于 600mm 的钢板。宽度小于 600mm( 一般不超过 300mm) 、成卷交货的钢带也称 窄钢带 。 一汽技术中心

2、 3. 钢板（卷）工艺流程： 高炉冶炼-炉外精炼-连续浇注-粗轧-精 轧 - 热轧钢板（卷） -酸洗 - 热轧酸洗钢板（卷） -冷轧-退火- 冷轧钢板（卷） -涂层处理 - 涂层钢板（卷） - 其它处理 - 复合 钢板等 一汽技术中心 4. 钢板应用 钢板是工业和民用各领域应用最广泛的钢材之一，配合切 割、冲压、焊接、机加等加工工艺，用以制造各种箱体或壳体、容器、 覆盖件、管材、机械零件等。 钢板也是汽车产品中应用最广泛和用量最 大的金属材料之一，主要应用在车身、车厢、底盘及车轮等部件或总成 上。据粗略统计，按照汽车车型的不同，钢板的用量约占汽车钢材用量 的 55-80% 。在轿车中，白车身的

3、重量约占整车重量的 1/3 。 一汽技 术中心 5. 汽车钢板件生产工艺 大部分采用 冷冲压： 车身覆盖件 部分零件采 用 辊压： 滑道 少数零件采用 旋压： 车轮轮辐 热冲压： 桥壳 一汽 技术中心 6. 汽车钢板种类的分类 钢板的分类仅为一般性的区分界定，旨在方便 钢板的技术交流和选用 , 可分为以下几类： 按轧制工艺分为：冷轧钢 板、热轧钢板、热轧酸洗钢板 按化学成分分为：优碳、普碳、低合金（ Mn 、 Ti 、 Nb 、 Si 、 Mo 、 Cr 按冲压级别分为：一般、冲压、深 冲、超深冲； 按表面处理分为：普通钢板、涂层钢板； 按强度级别分 为：普通强度钢板、高强度钢板、 超高强度钢

4、板、特高强度钢板 一汽 技术中心 7. 国内 ：对汽车用高强度钢板倾向于分为两类： 普通高强度钢板：抗 拉强度或屈服强度相对较低，或采用传统工艺或传统工艺少许改进即能 生产出来高强度钢板。如烘烤硬化钢板、含磷钢板、高强度 IF 钢板以 及 HSLA 钢板等。 先进高强度钢板：需要采用先进设备及工艺方法才能 生产出来的钢板，这种钢板生产难度较大，强度也较高，如双相钢板（ DP 钢板）、复相钢板（ CP 钢板）、相变诱发塑性钢板（ TRIP 钢板） 和马氏体钢板（ M 钢板或 Mart 钢板）等。 日本 ：将抗拉强度不低于 340Mpa 的冷轧钢板和抗拉强度不低于 490Mpa 的热轧钢板通称为高

5、强度 钢板（ HSS ）。 德国 ：高强度钢板（ HSS ）：屈服强度高于 180Mpa （包括 180 ），低于 300Mpa 的钢板。 先进高强度钢板（ AHSS ）： 屈服强度高于 300Mpa （包括 300 ），低于 600Mpa 的钢板。 超高强 度钢板（ UHSS ）：屈服强度高于 600MPa （包括 600MPa ）的钢板。 一汽技术中心 2 高强度钢板 8. 世界钢铁学会高强度钢板分类 一汽技术中心 高强度钢板分类 9. Mild ： CQ 、 DQ 、 DDQ 、 EDDQ SEDDQ HSS ： CQ 、 DQ 、 DDQ 一汽技术中心 钢板冲压级别 10. 在 IF

6、钢的基础上，添加不同类型的强化元素 ( 如固溶强化元素 P 、 Mn 、 Si) 和适当的轧制工艺控制（通过低温大压下量的热轧过程和 轧后立即进行加速冷却，得到细晶的铁素体，以及大压下率冷轧和高温 退火，得到需要的织构和高成形性能），使钢材在保证良好塑性和冲压 性能的同时，拥有较高的强度。 满足复杂形状轿车冲压件性能要求。 一汽技术中心 高强度 IF 钢板 11. 包括 IF 钢烘烤硬化钢板和低碳烘烤硬化钢板两种。主要侧重于 IF 烘烤硬化板。特点是钢板冲压成形前具有较低的屈服强度，通过冲压成 形后的涂漆烘烤工艺使钢板的屈服强度增加。 BH 钢在具有良好的烘烤 硬化性的同时，还必须保证在一定时

7、间内具有常温非时效性，通常用时 效指数 AI 表示，如果 AI 值小于 30MPa ，可认为钢板在 3 个月内不 会出现自然时效。 BH 钢可在不影响成形件形状稳定性的同时，提高钢 板的抗凹陷性，因此很适用于生产汽车外覆盖件。 一汽技术中心 烘烤 硬化钢板（ BH ） 12. 利用磷在钢中的固溶强化作用进行强化。磷的固溶强化作用很突出， 相当于锰的 10 倍，硅的 7 倍。磷在增加强度的同时，延伸率降低很少， 而且还具有较高的塑性应变比 r 值。 含磷钢板可以用来冲制一些形状 比较复杂的汽车冲压件。 一汽技术中心 含磷钢板（ P ） 13. 各向同性钢属于低碳微合金钢，该钢特点为具有很低的平面

8、各向性 即 r 趋于零（一般在 -0.15+0.15 之间）、高强度、高 n 值和成形 性能好等。强度级别按照屈服强度可分为 220 、 250 、 260 、 280 和 300MPa 。 各向同性钢主要用于汽车外板，主要在欧洲系列车型上使 用较多，日系汽车很少使用。 一汽技术中心 各向同性钢板（ IS ） 14. DP 钢是以 Si 、 Mn 为主要合金成分的低成本钢材。在连续退火过 程中，首先加热到 760 830 的铁素体奥氏体两相区，使其组织 为一定比例的铁素体和奥氏体。此时令钢材淬火到马氏体点以下，则奥 氏体转变为马氏体，导致所谓的“双相组织”。 DP 钢基体为软的铁素 体，在其上

9、分布硬质的马氏体，两者分别确定材料的低的屈服强度和高 的抗拉强度。 DP 钢比传统的高强钢有更高的初始加工硬化率，所以有 很低的屈强比，可以得到很大的延伸。 DP 钢中固溶较多的 C ，所以也 是一种烘烤硬化钢，在经过烘烤涂漆后，屈服强度提高约 100MPa 。 一 汽技术中心 双相钢（ Dual-Phase 简称 DP ） 15. DP 钢在车辆冲撞的高速变形中，表现出比普通高强钢更高的强度， 所以具有更大的冲击能吸收能力，有利于提高车辆的安全性。主要组织 是铁素体和马氏体，其中马氏体的含量在 5 50 ，随着马氏体含 量的增加强度线性增加，强度范围为 500 1200MPa 。 双相钢还具

10、有 低的屈强比、高的加工硬化指数、高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。一般用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也 较严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等，随着钢 种性能和成形技术的进步， DP 钢也开始用于汽车的内外板零件。 一汽 技术中心 双相钢 16. 热轧贝氏体钢有贝氏体双相钢（ F+B ）和贝氏体钢（ B ）。其主 要添加元素为 Si 、 Mn 、 Nb 、 Cr 。其重要特性是具有优良的翻边 性能。 适合冲压汽车支撑部件类要求厚度较大、尤其是翻边性能良好的 底盘部件。 一汽技术中心 贝氏体钢板 （ B ） 17. TRIP 钢是近 10 多年才商业化开

11、发的钢种，主要成分是 C 、 Si 和 Mn ，包括热轧、冷轧、电镀和热镀锌产品。主要组织是铁素体、贝 氏体和残余奥氏体，其中残余奥氏体的含量在 5 15 ，强度范围 为 600 800MPa 。 TRIP 钢具有高延伸率的本质是应变诱发残余奥氏 体转变为马氏体，同时相变引起的体积膨胀伴随着局部加工硬化指数增 加，使得变形很难集中在局部区域。同 DP 钢相比， TRIP 钢的起始加 工硬化指数小于 DP 钢，但是 TRIP 钢的加工硬化指数在很长的应变范 围内仍保持较高，特别适合要求具有高胀形性能的情况。 一汽技术中心 相变诱导塑性钢（ Transformation Induced Plast

12、ic 简称 TRIP ） 18. 复相钢钢同 TRIP 钢的冷却模式类似，但是需要对化学成分进行调 整以形成强化马氏体和贝氏体的析出相，强度范围为 800 1000MPa 。其组织特点是细小的铁素体和高比例的硬相（马氏体、贝氏体），而 且通过析出强化而得到进一步的强化，含有 Nb 、 Ti 等元素，具有高 的冲击能量吸收能力和好的扩孔性能。 适合于车门防撞杆、保险杠和 B 立柱等安全零件。 一汽技术中心 复相钢（ Complex Phase 简称 CP ， Multiphase ） 19. 所谓 TWIP ，意即孪晶诱导塑性。 TWIP 钢是以 Fe 、 Mn 为主的 纯奥氏体碳钢，采用 Mn

13、 可以扩大奥氏体相区，添加 C 不仅可以稳定奥 氏体，而且可以利用 C 固溶强化奥氏体。通过控制 Mn （ 17 24 ）和 C(0.5 0.7%) 的含量，可以得到最好的力学性能。 TWIP 钢 的最大特点是强塑积高，可以达到 50000Mpa% ，为 TRIP 钢的 2 倍以 上。 TWIP 钢可以象 DDQ 级冲压板一样，冲压出复杂形状零件，但强度 却要高出 25 倍；其抗拉强度与热处理钢相当，而塑性却较热处理钢高 10 倍以上。 一汽技术中心 TWIP 钢（ TWinning Induced Plasticity ，简称 TWIP ） 20. TWIP 钢的塑性变形的主要机制是位错滑移

14、。在变形过程中，非常细 的孪晶在晶内发生，孪晶界和晶粒边界均成为位错滑移的壁垒，这会导 致非常剧烈的加工硬化，其瞬时硬化率能保持较高的水平（ 0.45 ）。 这会抑制缩颈的发生，从而导致 TWIP 钢非常强的加工硬化能力和非常 大的延伸率。这种性能即使在高应变速率下仍然保持着，因而在撞击等 高应变过程中，可以保证汽车非常高的安全性。 一汽技术中心 TWIP 钢 21. 随着强度的提高，钢板成形性能总体上呈下降趋势，形状冻结性变 差，成形难度加大。同时材料成形力也增加，造成成形负荷增大，工具、 模具的磨损和损坏严重。所以，近年开发了材料的热冲后进行热处理的 新技术，以满足用户对进一步提高强度的迫

15、切要求。这种技术应用于可 以热处理强化的钢板，例如含 B 钢板，将其加热到 900 左右进行冲压成形，大幅度降低了成形抗力，提高了材料的成形能力。冲成零件后， 立即利用余热进行淬火处理。目前处理后的抗拉强度可以达到 1500Mpa 左右。处理完的零件需进行喷丸处理，以去除氧化铁皮，改善表面质量。近年来生产上普遍采用的是带有 Al-Si 预涂层的钢板，可以在热冲压 前的加热过程中避免氧化，热冲压后表面形成 Fe-Al-Si 合金化层，零 件无须喷丸清理，可直接涂装，并且零件的形状精度较好。典型牌号有 Mazda ： SPHT-T ； Arcelor ： Usibor 1500P 、 22MnB5

16、 。 一汽技 术中心 热成形（热处理 ）钢板 22. 抗拉强度 - 延伸率坐标图中 TWIP 钢及热成形钢所处的位置 一汽 技术中心 TWIP 钢及热 成形钢 抗拉强度（ MPa ） 延 伸 率 (%) 23. 一汽技术中心 一汽技术中心 轿车车身钢板应用强度比例 24. 镀锌钢板：车身防腐 电镀纯锌钢板（ EG ）外板 热浸镀锌钢 板（ GI ）内板 合金化热浸镀锌钢板（ GA ）内板。为提高抗 腐蚀性、改善焊接性能，减少摩擦系数 为降低汽车成本，随着 GI 板生 产技术日趋成熟，逐步应用 GI 板替代 EG 板制造车身外板 一汽技术中 心 3 涂层钢板（表面处理钢板） 25. 镀铝钢板消声器、排气管 镀铅钢板油箱 Sn-Zn 钢板 油箱 Zn-Ni 钢板油箱 一汽技术中心 3 涂层钢板 26. 激光拼焊板 减振钢板 轻质钢板 不锈耐热钢板 一汽技术中心 其它 钢板