轿车车身材料课件

1钢板及钢材轿车所用钢板的重量占轿车重量的50%，而且几乎全用于车身。车身钢板的减薄会产生很大的轻量化效果,如减薄10%就可实现5%的车身轻量化,从而可减少4%~5%的燃料消耗。但是，钢板厚度减薄会使延展刚性下降，耐凹性下降。对此开发了成形性优良的高强度钢板。另外，随着汽车面向世界市场，对于在腐蚀环境严酷地区的防锈对策，应采用表面处理钢板。1.1.1高强度钢板表1-1为典型车身外板件、表1-2为典型车身内板件及其在冲压方面要求的特性。表1-1典型车身外板件及其性能要求分类典型零件零件的性能要求成形领域对材料的性能要求覆盖件发动机罩1行李箱盖2车门外板3耐凹性延展刚性表面质量低变形鼓凸成形低变形下的高n值、高γ值、低屈强比、BH值一般外板前挡泥板4车顶盖5延展性耐凹性表面质量浅的鼓凸成形和深冲成形低屈服点、高n值、表面质量难成形外板四开板6后车门外板7延展刚性表面质量弯曲强度深冲成形鼓凸成形低屈服点、高延展性、高n值、高γ值、表面质量准外板前平衡板8锁夹板9表面质量和浅的深冲成形和鼓凸成形低屈服点、高n值、表面质量除上述冲压性能外，高强度钢板还应具有对焊接、涂装的适应性及良好的防锈性能。冲压性和高刚性是难以并存的两种特性，但是，在加工时柔软可有效地进行深冲，加工后通过加工硬化等方法又恢复了强度，这就是汽车所要求的高强度钢板。所谓冲压成形性是指在冲压（冷加工）时塑性变形好，不产生开裂、变形、折皱等；冲压后的弹性回复要小；不危及冲压模的粘着和磨损。为了兼顾上述两种性能，利用了表1-3所示的金属学原理。其中，固容强化钢经热处理将得到在铁素体基体上适当地分散一些马氏体的复合组织，即是双相钢组织。这种组织的钢与其它高强度钢相比，屈服强度低、延伸率增大、加工硬化效果好。此外，烘烤涂装时的时效效果也大。因而成形后的刚性升高。表1-3汽车用钢板的高强度技术概要金属学原理手段适用钢板抗拉强度/9.8(MPa)固溶强化添加Si、Mn添加P热轧钢板冷轧40~5540~45析出硬化成形后时效硬化添加Nb、Ti、V添加N热轧钢板热轧钢板50~7040~50冷轧组织恢复组织光整冷轧不完全退火冷轧钢板冷轧钢板35~4540~100快冷相变组织碳素钢的淬火固溶强化钢热理冷轧钢板热轧钢板80~10040~802车身内板车身内板即要重量轻又要注意在受冲撞时能够确保车室内的空间，采用高强度钢板可满足这一要求。一般用于抵抗冲撞的构件及加强筋等。如抵抗前后方向冲撞的车架纵梁；抵抗侧向冲撞的支柱、车架横梁、内摇杆、车门冲击梁等。3行走部件

承受循环载荷的悬架臂、车轮等行走部件也适宜采用高强度钢板。由于这些零件都需焊接装配,故要求焊接性。表1-4为汽车用高强度钢板的规格实例。表1-4汽车用高强度钢板的规格例类型符号TS等级/9.8(MPa)3538404550556080100120热轧钢板一般加工用深冲加工用低屈强比型SANHCSANHSAFH-D○○○○○○○○冷轧钢板一般加工用拉深加工用烘烤硬化型深冲加工用低屈强化型SANCSAFC-RSAFC-RBSAFC-ESAFC-D○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○热侵镀锌钢板拉深加工用烘烤硬化型AS-RAS-RB○○○○○表1-5汽车用表面处理钢板及其特点（一）类别热浸镀钢板（银亮合金）电镀钢板特点铬酸锌表面膜处理法（1）（2）改进型（3）（4）镀层材料及厚度Zn-Fe合金6μZn2.8μZn-Ni合金层2.8μ+Fe系层0.2μZn-Fe合金2.7μ可加工范围双面、单面镀双面、单面双面、单面双面、单面双面、单面双面、单面电镀量/（g/m2）30~9010~5010~30(40)下层(2)法同上层2g/m2(20~30)板厚/（mm）0.7~2.30.4~2.30.4~2.3板宽/（mm）610~1829610~1829690~1550特点漆料耐蚀性、耐多孔性优良热浸镀材料的加工性稍有下降电镀材料的加工性与冷轧薄板的等同在不涂漆的情况下，比铬酸锌表面膜处理法的耐蚀性提高五倍。在同等耐蚀性条件下降低镀量，这对焊接有利为提高（2）的耐水密实性,在上层施以铁系电镀再现(1)的优良特性;加工性也比冷轧薄板的水平高表1-5汽车用表面处理钢板及其特点（二）类别涂装钢板电镀+涂装钢板备注特点（5）（6）（7）涂层厚度凹坑涂层12.5μ暗涂层2.5μ凹坑涂层10μZn层2.8μ改进型凹坑涂层5μZn-Ni系合金1.4μ因板厚不同使板宽受到限制可加工范围双面、单面镀仅单面仅单面仅单面电镀量/（g/m2）15μ10μ+20g/m210g/m2+5μ板厚/（mm）0.6~1.60.6~1.0板宽/（mm）600~1400610~1000特点比不涂漆的耐蚀性优良。加工时因表层剥离引起耐蚀性下降比不涂漆的耐蚀性优良。连续焊接性在点焊至2000点后稍有下降以Zn-Ni系合金作为涂漆的基底，可使表层得到改善。耐蚀性最好，焊接性也大大提高。双层镀可大大提高防锈能力和涂装性,部分托架、构架已有采用。外板可采用单面镀钢板，因外侧有光滑的涂漆面无须镀层，只在易生锈的内侧施镀即可。发动机机排气系的消声器、排气管等通常采用镀铝钢板、镀锌钢板。随着排气温度的升高，耐热不锈钢的采用不断增加。表1-6车轮用铝合金合金系化学成分/(%)抗拉强度/9.8(MPa)屈服强度/9.8(MPa)伸长率/(%)MnMgZnCrSi5252-O19.59.025-H320.102.50.100.25-23.519.512-H3426.522.0105154-O0.103.50.200.25-24.512.0275454-O0.752.70.250.25-2310.5266061-O12.55.5256061-T40.151.00.250.2-24.515.0226061-T631.528.012AC4C-T40.30.30.3-7.027.019.05AC4CH-T610.10.30.1-7.029.021.010AC7A-F0.64.50.1-0.317.58.59表1.7铝车轮的制造方法和材料车辆制造方法铝合金名(JIS)轿车整体铸造AC4CH、AC7A2片型轮辋圆盘条或卷材5154、5454圆板5154、5454挤压管5454铸造AC4CH、AC7A锻造6061板5154、54543片型轮辋圆板5052、5154、5454圆盘铸造AC4CH、AC7A锻造6061载贷车客车整体铸造AC4CH整体锻造6061表1.8铝车轮的力学性能类别材料制造方法试样位置抗拉强度/9.8(MPa)屈服强度/9.8(MPa)延伸率/(%)轧制材料5154-O6161-T6板成形锻造凸缘轮缘轮辐轮毂25.325.434.435.520.519.931.333.523.519.315.313.55052-OAG7A-F板成形铸造凸缘轮缘轮辐轮毂22.017.314.412.918.013.69.48.519.026.511.512.56061-T6AG7A-F板成形铸造凸缘轮缘轮辐轮毂33.831.615.711.825.827.29.89.616.59.05.83.05154-O6061-T6板成形铸造凸缘轮缘轮辐轮毂25.532.534.733.017.029.531.228.127.519.017.515.56061-T6AG4CH-T6板成形铸造凸缘轮缘轮辐轮毂30.532.525.023.527.019.515.813.814.519.010.09.66061-T6整体铸造轮缘圆盘32.233.328.42.6414.017.02.2铝保险杠

保险杠作为吸收冲撞能量的缓冲体已普遍安装在轿车上。但由此却增加了车的重量。为此，铝保险杠、塑料保险杠同时出现以达到轻量化的目的。目前，塑料保险杠是主流，铝只作为增强材而使用。表1-9为保险杠用铝合金的化学成分和力学性能。表1.9保险杠用铝合金合金种形状化学成份/(wt%)FeCuMgZnZr抗拉强度屈服强度伸长率/9.8(Mpa)/9.8(Mpa)（%）特点6061-T4-T67016-T5X7021-0-T61板型材型材板型材0.70.271.00.25

0.120.7011.14.50.460.251.55.524.614.72231.628.11236.632.31519.014.11844.340.113正面型材、增强材

改善表面光泽、正面型材

正面型材、增强材X7029-T57X7129-T62X7046-T63X7146-0-T63型材板板型材板型材0.120.071.654.70.300.701.654.70.400.251.307.10.40——1.307.143.638.71543.638.71542.938.71320.415.416426938.713改善表面光泽、正面型材正面型材、增强材正面型材、增强材正面型材ZK160-T5ZK55-T62-T5D70-T6型材板型材型材0.150.401.06.00.400.251.55.50.6150.41.15.542371639134115342917改善表面光泽、正面型材改善应力腐蚀开裂性增强材A76-T6型材0.120.15161467423815改善表面光泽、正面型材表1.9保险杠用铝合金Z5K-T5型材0.120.15161467363016改善表面光泽、正面型材Z5D-T6板、型材0.251.251.24660.25373116增强型材Z5F-T6板、型材0.251.251.754.40.25454015增强材高强度车身外板与其它部位的条件有很大的差异，除要求力学强度和功能外，表现质量及手感也是要求很高的。从这一角度出发，涂装和表面质量问题就显得很突出。日本的用户比美国用户更挑剔，所以至今铝车身外板的使用在日本是十分慎重的。表1-10为车身外板用铝合金的化学成分及力学性能。表1-10车身外板用铝合金合金种类化学成分/wt(%)FeCuMgZnZr抗拉强度/9.8(Mpa)屈服强度/9.8(Mpa)伸长率/(%)特点2002-T42036-T42037-T42117-T45182-0X5085-06009-T46010-T4X6111-T430-30-T4CV15-T4CV10-T4G4BAC120282S-H110MR30-30-