汽车钢板及应用-下(冷板)

1、1,汽车钢板及应用,中国第一汽车集团公司技术中心 金属板材研究室 宋起峰 2013.4,一汽技术中心,2,目 录,钢板概况 热轧钢板 不锈钢板,一汽技术中心,冷轧钢板 涂层钢板 特种钢板 钢 管 有色金属,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 复合板、激光拼焊板等,一汽技术中心,4,世界钢铁学会钢板分类,一汽技术中心,1 钢板分类,5,一汽技术中心,2 冷轧钢板 冲压级别,Mild：CQ、DQ、DDQ、EDDQ SEDDQ HSS： CQ、DQ、DDQ,6,低碳钢板 碳含

2、量：0.01%-0.1% 08F、08AL 牌号：St12、St13、St14 IF钢板 无间隙固溶原子 超低碳：0.01 添加Ti、Nb细化晶粒 牌号：St16、St17,一汽技术中心,普通强度钢板及IF钢板,7,Q/CA M-23.1冷轧钢板及钢带技术条件 第1部分：冷冲压用冷轧钢板及钢带,一汽技术中心,8,在IF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

3、状轿车冲压件性能要求。,一汽技术中心,高强度IF钢板,9,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）,10,Q/CA M-23.2冷轧钢板及钢带技术条件 第2部分：含磷高强度冷轧钢板及钢带,一汽技术中心,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

4、时，还必须保证在一定时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,Q/CA M-23.3冷轧钢板及钢带技术条件 第3部分：烘烤硬化高强度冷轧钢板及钢带,一汽技术中心,13,通过单一或复合添加铌，钛，钒等微合金元素，形成碳氮化合物粒子析出进行强化，同时通过微合金元素的细化晶粒作用，以获得较高的强度。 主要特点：屈强比高。强度级别按照屈服强度可分为260、300、340、380和420、460、50

5、0MPa。 低合金高强度钢主要用于汽车结构件、加强件，主要在欧洲系列车型上使用较多。,一汽技术中心,低合金高强度钢板（HSLA）,14,Q/CA M-23.4冷轧钢板及钢带技术条件 第4部分：高屈服强度冷轧钢板及钢带,一汽技术中心,15,一汽技术中心,碳素结构钢板,Q/CA M-23.5冷轧钢板及钢带技术条件 第5部分：载货车厢用冷轧钢板及钢带,16,Q/CA M-23.7冷轧钢板及钢带技术条件 第7部分：冷轧高强度钢板及钢带,一汽技术中心,碳素结构钢板,17,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

6、。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）,18,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760830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。D

7、P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）,19,一汽技术中心,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550，随着马氏体含量的增加强度线性增加，强度范围为5001200MPa。 双相钢还具有低的屈强比、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

8、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。,双相钢,20,Q/CA M-23.8冷轧钢板及钢带技术条件 第8部分：冷轧双相钢板及钢带,一汽技术中心,21,TRIP钢是近10多年才商业化开发的钢种，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515，强度范围为600800MPa。 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

9、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 Plastic 简称TRIP）,22,Q/CA M-23.9冷轧钢板及钢带技术条件 第9部分：相变诱导塑性冷轧钢板及钢带,一汽技术中心,23,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8001000MPa。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

10、零件。,一汽技术中心,复相钢（Complex Phase 简称CP，Multiphase）,24,钢的显微组织几乎全部为马氏体组织，马氏体钢具有较高的抗拉强度。马氏体钢通常需进行回火处理以改善其塑性，使其在如此高的强度下，仍具有足够的成形性能。 钢种强度在800-1500Mpa。,一汽技术中心,马氏体钢（Martensitic Steels 简称CP）,25,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（1724）和C(0.50.7%)的含量，可以得到最好的力学性能。

11、 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）,26,TWIP钢的塑性变形的主要机制是位错滑移。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

12、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,27,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

13、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。,一汽技术中心,热成形（热处理）钢板,28,Q/CA M-23.11冷轧钢板及钢带技术条件 第11部分：热成形用冷轧钢板及钢带,一汽技术中心,29,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,30,一汽技术中心,一汽技术中心,轿车车身钢板应用强度比例

14、,31,（Q/CA M-23）冷轧钢板及钢带技术条件,第1部分：冷冲压用钢板及钢带； 第2部分：含磷高强度钢板及钢带； 第3部分：烘烤硬化高强度钢板及钢带； 第4部分：高屈服强度钢板及钢带； 第5部分：载货车厢用钢板及钢带； 第6部分：冷轧低碳钢板及钢带； 第7部分：冷轧高强度钢板及钢带； 第8部分：冷轧双相钢板及钢带 第9部分：冷轧TRIP钢板及钢带,一汽技术中心,32,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

15、外板,一汽技术中心,3 涂层钢板（表面处理钢板）,33,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,34,（Q/CA M-24）涂层钢板及钢带技术条件,第1部分：电镀锌钢板及钢带； 第2部分：热镀锌钢板及钢带； 第3部分：镀铝钢板及钢带； 第4部分：烘烤硬化热镀锌钢板及钢带； 第5部分：高强度电镀锌钢板及钢带； 第6部分：高强度热镀锌钢板及钢带； 第7部分：高屈服强度热镀锌钢板及钢带； 第8部分：热浸镀铅锡钢板及钢带 ； 第9部分：热浸镀锌铝钢板及钢带； 第10部分：热浸镀锌镁铝钢板及钢带； 第11部分：含磷高强度热镀锌钢板及钢带,

16、一汽技术中心,35,Q/CA M-24.1涂层钢板及钢带技术条件 第1部分：电镀锌钢板及钢带技术条件,一汽技术中心,36,Q/CA M-24.2涂层钢板及钢带技术条件 第2部分：热镀锌钢板及钢带技术条件,一汽技术中心,37,Q/CA M-24.3涂层钢板及钢带技术条件 第3部分：镀铝钢板及钢带技术条件,一汽技术中心,38,Q/CA M-24.4涂层钢板及钢带技术条件 第4部分：烘烤硬化热镀锌钢板及钢带,一汽技术中心,39,Q/CA M-24.5涂层钢板及钢带技术条件 第5部分：高强度电镀锌钢板及钢带,一汽技术中心,40,Q/CA M-24.6涂层钢板及钢带技术条件 第6部分：高强度热镀锌钢板及

17、钢带,一汽技术中心,41,Q/CA M-24.7涂层钢板及钢带技术条件 第7部分：高屈服强度热镀锌钢板及钢带,一汽技术中心,42,产品图样中材料的标注应符合CA/ CBW-6-2013的规定。 示例：1mm厚St14应标注为：,钢板图样标注,一汽技术中心,43,零件成形类别与薄板性能指标,屈服强度、抗拉强度、延伸率、杯突值 r值、n值,一汽技术中心,钢板常规性能,44,弯曲性能（热轧厚板） 拉深(Swift)试验 锥杯(C.C.V)试验 扩孔(K.W.I)试验 凸耳试验 刚模胀形试验（配合网格应变测量系统及具体零件FLCFLD试验）,一汽技术中心,钢板其他性能（成形性能）,45,左前翼子板 零

18、件应变分析图,一汽技术中心,FLCFLD,46,表面形貌（表面毛化形貌）： 喷砂毛化、电火花毛化 、激光毛化 表面毛化形貌也影响涂漆质量 镀层板表面处理方式（EGGIGA无机膜) 冲压模具的结构、制造质量、使用过程中的修磨，模具硬度、粗糙度、冲压过程中模具温度变化等 钢板表面润滑,一汽技术中心,影响钢板成形性其它因素,47,喷丸毛化板 激光毛化板,一汽技术中心,钢板表面形貌,48,焊接性能 防腐试验 回弹性能 抗凹性能 T剥离强度、抗剪切粘接强度 粗糙度Ra 波纹度Wca,一汽技术中心,钢板工艺性能（其它性能）,49,一汽技术中心,4 特种钢板,减振钢板、轻质钢板（三明治） 弹簧钢板 激光拼焊

19、板 不等厚钢板,50,Q/CA M-25减振复合钢板技术条件,一汽技术中心,51,一汽技术中心,弹簧钢板,典型钢种：65Mn、60Si2Mn、70 YB/T 5058-2005 弹簧钢、工具钢冷轧钢带 Q /CAYT-3-2005 薄小弹性零件热处理技术条件 硬度: 399HV1-478HV1 YB/T-5063-2007 热处理弹簧钢带,52,一汽技术中心,激光拼焊钢板（TWB),Q/CAYJ-60 激光拼焊板料的焊接质量要求,53,一汽技术中心,不等厚钢板（TRB),54,一汽技术中心,5 钢管,直缝电焊管 冷拔无缝钢管 高频焊 激光焊 圆形 异形,55,一汽技术中心,焊管 用钢板或钢带经

20、卷曲成型后焊接制成的钢管。焊后可进行冷、热加工。一汽标准为Q/CAM-19.2。常用牌号为10钢、20钢、Q235、Q345等。,56,一汽技术中心,焊管异型管（冷弯型钢） 冷加工变形的冷轧或热轧钢板和钢带，在连续辊式冷弯机组上成型，并通过高频焊机焊接而成的钢管，一般以冷加工状态交货。一汽标准为Q/CAM-19.5。 常用牌号为Q235、Q345、Q390等,57,一汽技术中心,无缝管 钢管通过热轧（挤压、扩）或冷拔（轧）无缝方法制造。冷拔（轧）钢管通常需要热处理后方可交货。一汽标准为Q/CAM-20.1。常用牌号为10钢、20钢、Q235、Q345等。,58,一汽技术中心,无缝异型管（冷拔异

21、型管） 由无缝钢管经冷拔制造。常用牌号为10钢、20钢、Q235、Q345等。,59,一汽技术中心,其它特殊用管 传动轴用电焊管(Q/CAM-19.1) 双层卷焊管（Q/CAM-19.3） 半轴套管（Q/CAM-20.2） ,60,一汽技术中心,钢管的图纸标注,直径30mm，壁厚2mm的20钢管焊管：,边长30mm，壁厚2mm的St44方管焊管：,61,铝合金基本性能与特性 铝合金产品分类 铝合金牌号、状态、标准 铝合金板材典型应用 铝合金型材典型应用 乘用车用铝 商用车用铝 汽车用铝存在问题,一汽技术中心,6 有色金属 铝合金,62,一汽技术中心,铝的工艺性能,63,熔点低熔炼、铸造、加工比

22、较容易。 密度小2.7103，约为钢铁的密度1/3。 可强化纯铝强度不高，冷加工硬化能使强度提高一倍以上，同时塑性变低。可通过添加各种元素合金化（变成铝合金），使其强度提高，塑性下降不太大。有的铝合金还可通过热处理进一步强化，其比强度可与优质合金钢媲美。 塑性好，易加工可轧制成板、带和箔材，拉制成管材和细丝，挤压成各种型材，锻造成各种零件，可进行车、铣、镗、刨等机械加工。无低温脆性。 抗腐蚀铝表面上极易生成致密而牢固的氧化铝（Al2O3）薄膜，而且被破坏后会立即生成，保护铝不被腐蚀。因此，铝可在大气、普通水、多数酸和有机物中使用。 导热、导电性好铝的导热、导电性仅次于金、银和铜。,一汽技术中心

23、,铝合金特性,64,一汽技术中心,铝及铝合金 产品及加工处理工艺分类,工业纯铝 铸造铝合金，压铸铝合金 变形铝合金,轧制 板、带、箔 挤压 型材、棒材、管材 拉制 锻造,65,一汽技术中心,铝合金相图,I 变形铝合金 II 铸造铝合金 1 工业纯铝 2 热处理不可强化铝合金 3热处理可强化铝合金,66,一汽技术中心,变形铝及铝合金牌号 GB/T 16474-1996,67,一汽技术中心,68,一汽技术中心,常用铝合金板材,69,一汽技术中心,铝合金板材典型应用,70,一汽技术中心,覆盖件常用6XXX系铝合金,71,一汽技术中心,常用铝合金型材,72,一汽技术中心,铝合金型材典型应用,73,一汽

24、技术中心,乘用车用铝合金,车身 全铝车身 奥迪、新奔驰SL、捷豹等 白车身 四门两盖、翼子板 仪表板骨架 保险杠骨架 座椅骨架 底盘 副车架 轮毂 动力系统 热交换系统,74,一汽技术中心,75,一汽技术中心,商用车用铝合金,城市客车 消防车 厢式货车 自卸车 主要结构 铝合金框架 铝合金蒙皮 散热器 轮毂 油箱 储气筒,76,一汽技术中心,77,一汽技术中心,国内全铝客车开发 宇通 比亚迪 湖南晟通集团,78,一汽技术中心,车用铝合金涉及问题,79,一汽技术中心,铝合金在图纸上的标注,铝合金板材标注示例 5052-O 板料2.0 GB/T 3880.1 铝合金型材标准示例 6082-T4 G

25、B/T 6892 铝合金管材标准示例 3003-O 管料 102.0 GB/T 6893,80,一汽技术中心,有色金属 铜合金,密度纯铜的密度约为8.9103kg/m3 导电、导热性好所有金属中，导电性仅次于银、导热性最好 摩擦系数小耐磨性能优良，广泛用于耐磨零件 加工性能好铜面心立方晶格，塑性好，易于加工成形。铜合金兼具高强度和高韧性,81,一汽技术中心,铜及铜合金 常见分类,工业纯铜紫铜 包括普通纯铜、无氧铜、脱氧铜等 铜-锌合金黄铜应用最广泛、最经济的铜合金 不含其它合金元素的黄铜普通黄铜 含有其它合金元素，依据第二合金元素命名，铅黄铜、铝黄铜等 铜-锡合金青铜（锡青铜）耐磨零件 铜-铝合金铝青铜 耐磨零件 铜-镍合金白铜,82,一汽技术中心,83,一汽技术中心,铜合金在汽车上的应用,衬套（黄铜） 垫片（黄铜、青铜） 散热器逐渐被铝合金散热器替代,84,一汽技术中心,铜合金标准,GB/T 5231 加工铜及铜合金化学成分和产品形状 GB/T 11086 铜及铜合金术语 GB/T 2040 铜及铜合金板材 GB/T 2059 铜及铜合金带材 GB/