化学成分对钢板冲压性能的影响以及汽车冲压件选材

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微量元素对钢板冲压性能的影响以及

汽车冲压件选材

葛辉

（桂林大宇客车有限公司，广西桂林541003）

文章详细介绍了微量元素对钢板冲压性能的影响以及汽车冲压件在选材时的本卷须知，可供业内工程技术人员参考。

板料冲压；微量元素；冲压件；选材TG386.4A1008-1151(2023)11-0134-02

（一）引言Fe3C出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大，对冷轧钢

板料冲压是一种低成本高效率的生产方法，在汽车工业板深冲性能的影响尤著。中占有显著的地位，汽车冲压件所用的材料不仅要满足设计因此，在汽车冲压件选材时，难冲件所用的冷轧钢板，的技术要求，还应当满足冲压工艺要求。汽车冲压件的工艺往往是低碳钢（C≤0.12%或C≤0.08%），甚至是超低碳IF钢要求主要是：①材料应具有良好的塑性特别是优异的深冲性（C≤0.008%）。能；②材料应具有良好的表面质量，特别是外部覆盖件应光2.硅的影响洁、平整、无缺陷、无损伤，不允许成形后的零件表面出现硅在钢中是一种有益的元素，在炼钢过程中用作还原剂滑移线；③材料应具有严格的厚度尺寸公差。和脱氧剂，所以钢中常含有0.20%～0.30%的硅。硅是固溶强

碳钢价格低廉，易于加工，是汽车工业应用最为广泛的化元素，它的原子半径较大，硅固溶到铁素体中可使铁素体金属材料，钢板冲压件在汽车零部件中的比例很大，而且形产生畸变，从而可以有效地提高铁素体的强度，硅还可以促状越来越繁杂。在使用钢板制造各种形状及尺寸的构件时，进钢在回火时的碳化物析出，促进沉淀加强。硅的置换固溶一般会经过剪切、冲裁、弯曲、拉延和成形等工序，这些工加强效果较大，但对韧性危害作用也大，高硅的含量会增加序的完成都与材料塑性有着密不可分的关系。钢的轧制抗力，促进钢的脱碳和石墨化以及白点的产生。

（二）微量元素对钢板冲压性能的影响硅溶于铁素体中，加强铁素体的作用很大，增加强度，碳钢中除了铁和碳两个基本组成元素之外，还包含了Si、降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能用硅脱氧。Mn、S、P等常存杂质元素，有时为了改善钢板的机械性能，一般汽车用冷轧钢板，硅含量应控制在0.03%以下，对于往往人工添加一些合金元素，如Al、Ti、Nb等，这些微量元冷轧双相钢板，多用硅和锰加强。素对钢板机械性能的影响不尽一致。3.锰的影响

1.碳的影响锰在钢中也是一种有益的元素，锰是良好的脱氧剂和脱碳是钢中的一种最基本的元素，它对钢板强度特别是抗硫剂，钢中寻常含有0.30%～0.50%的锰。锰对冷轧钢板的r拉强度的影响特别显著。我们用公式来表示的钢板的屈服强值有不利影响，易形成MnS夹杂，故锰含量应控制在0.35%度和抗拉强度分别为以下，对超深冲冷轧钢板，Mn≤0.20%。但锰有防止钢过氧化

和避免冷轧钢板边部产生龟裂的有利作用。

锰对冲压性能的直接影响不大，锰和硫形成MnS夹杂物，

其数量和形态对冲压性能有一定影响。

16Mn钢中MnS夹杂，在轧制温度下具有好的塑性，轧制

时沿着轧向伸长，形成修长条MnS夹杂。冲压成形时，这种

夹杂物与金属界面分开而形成显微空洞，成为零件冲压开裂

的起始点。

式（1）、式（2）中：h为冷轧钢板的厚度。

4.磷的影响

式（1）、式（2）说明各元素对钢材强度的影响程度是不

磷为置换固溶加强元素，其加强能力很强，约为硅、锰

同的，从式（1）可以看出，碳对屈服强度σs的影响仅次于

的7～10倍，是生产高强度冷轧钢板的最正确元素。超深冲级

Ti、P、V，从式（2）可以看出，碳对抗拉强度σb的影响居

的高强度钢板在汽车车身上大量应用，均采用加磷来加强。

首位。

含磷高强度冷轧钢板有以下特点：（1）当磷原子进入铁原子

含碳量增加，会增加钢材中Fe3C的数量，钢板的抗拉强

晶格内，与铁原子置换形成固溶体。因磷和铁原子的半径不

度和屈服强度提高，塑性降低，使冲压性能恶化，特别是当

同，在磷原子周边产生弹性变形而使钢加强。（2）含磷高强

2023-07-02葛辉（1970－），女，广西桂林人，桂林大宇客车有限公司工程师，研究方向为钣金加工工艺。

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度钢板浮现出良好的强-塑性平衡。含磷高强度冷轧钢板随着强度的增加，伸长率下降甚微。一般认为，伸长率是冷轧钢板塑性的良好反应，对于具有各类成形（拉深、胀形和弯曲等）联合成形工艺的汽车冲压用冷轧钢板更为重要。（3）磷具有改善冷轧钢板塑性应变比γ值的作用。γ值越高，表征薄板厚度方向较平面方向具有更大的变形抗力，冲压成形时厚度不易变薄，从而提高了深冲性能。

另外，磷对冷轧钢板性能也有不利影响：①磷在钢中简单偏析。②磷有较明显的冷脆倾向。钢中的碳含量越高，磷引起的冷脆性越大。③由于磷的偏析作用，含磷冷轧钢板的力学性能较分散；受强度的制约，成形性能有一定的局限性；回弹和侧壁扭曲均比低碳钢板要大。影响含磷冷轧钢板的弹性回复的主要因素是屈服强度，同时屈服强度还决定起皱的弹塑性性质。对于高屈服强度的高强度钢板，失稳为弹性；对于低屈服强度的冷轧钢板，失稳为塑性。随着屈服强度增加，回弹加大，侧壁扭曲增加，而且零件的起皱高度也在增加。

磷显著地增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利。

5.硫的影响

硫在钢中是一种有害杂质，它降低钢的延展性及韧性，所以在优质钢中其含量控制在0.045%以下，就是在普通钢中也不得大于0.055%。硫对冲压用冷轧钢板，是一种有害无益的元素，尽可能降低到最小含量。

硫易形成硫化物，硫化物的数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈修长条状分布的硫化物对冲压性能不利。

6.铝的影响

把铝参与钢中主要有三个作用：①作为强脱氧剂或最终脱氧剂，使之成为铝镇静钢；②铝和钢中氮形成AlN，显著降低钢板的“应变时效〞倾向；③铝是冷轧钢板获得薄饼形晶粒的必要条件，而博饼形晶粒有利于深冲性能。钢中铝的最正确含量为其质量分数Al=（0.03～0.05）%。

7.钛和铌的影响

钛有脱氧、细化晶粒和改变硫化物夹杂形态的作用。钛

（上接第200页）万元，2023年867万元，2023～2023年五年期间共上缴国家税金2046万元，为增加国家和广西地方的财政收入做出贡献。四年投入固定资产681.2万元，提高了我院技术装备水平和劳动生产力，实现了自我积累、自我完善、自我更新、自我发展的良性循环。几年来，国有资产保值增值率达168％，确保了企业发展后劲。并用创收盈余建立了科研奖励基金，重奖获得科研成果奖的科技人员。事业发展基金有一定的积累，购置、更新了较多的科研仪器设备，改善了科技人员的工作、生活条件，科技人员的收入也有较大的提高，从2023年全院人均收入2.9万元增加到5.6万元，正确处理了国家、集体、个人三者利益关系，所以说科技经济承包责任制是可行的。

2023年在南宁市开展纳税信用等级评定中，经南宁市国家税务局、南宁市地方税务局、自治区地方税务局直属税务分局联合评定，我院及广西建科院监理公司在自治区税务局

能使钢的内部组织致密，提高钢的强度。在超低碳钢（C≤0.005%、N≤0.004%）中参与适量的钛和铌，使钢中C、N原子被固定成碳氮化合物〔Ti（C，N）、Nb（C，N）〕来保证钢板的深冲性能。

钢中添加铌的一个主要作用优点是可使钢在成分和产品规格范围较宽的状况下获得优良的力学性能。含铌钢微合金加强的主要机制有固溶加强、晶粒细化、析出加强。

铌的首要作用是细晶加强。铌是强碳氮化物形成元素，在钢中与碳、氮结合可形成NbC～NbC0.87、Nb（CN）、NbN等中间相。在再结晶过程中，因NbC、NbN、Nb（CN）对位错的钉扎和阻止亚晶界的迁移使得再结晶时间大大延长，且随析出量的增加而增大。

铌的另一个重要作用是析出加强，Nb的碳氮化物析出相作为障碍物与可动位错的交互作用是造成析出加强的本质。

在铌含微量时，铌的加强能力大于钛。为俭约合金元素，降低钢的生产成本，目前国内外大量应用热轧含铌钢板生产汽车纵梁和