一汽汽车钢板讲义解读ppt课件.ppt

1,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,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,9,一汽技术中心,钢板冲压级别,Mild：CQ、DQ、DDQ、EDDQ SEDDQHSS： CQ、DQ、DDQ,10,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。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）,15,一汽技术中心,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,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）,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。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。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。,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,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,27,零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,4 钢板各项性能,28,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,4 钢板各项性能（工艺性能）,29,左前翼子板 零件应变分析图,一汽技术中心,FLCFLD,30,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,31,喷丸毛化板 激光毛化板,一汽技术中心,钢板表面形貌,32,焊接性能盐雾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,4 钢板各项性能（其它性能）,33,一汽技术中心,5 一汽企业标准,近年来国内、外汽车产业发展迅速，一汽，乃至整个国内汽车厂家都与国外汽车企业进行了技术合作，随着汽车技术的不断提高，汽车用钢板材料也增加了很多品种。目前的钢板国家标准（GB）已远远不能满足汽车生产的需要。国内冶金企业为了满足这些引进车型用钢板品种的需求，相应的引进了各国的的钢板牌号系列，并形成了自己的企业标准。一汽技术中心结合一汽集团目前的钢板应用情况，参照国内主要冶金企业标准，制定了一汽钢板标准系列，其目的就是使一汽用钢板材料从设计、采购、生产、检验都能够执行同一的标准规范。,34,钢板标准系列分类：共分4个系列：,5.1 （A08 M-22)热轧钢板及钢带技术条件第1部分：汽车梁用钢板；第2部分：优质碳素钢板及钢带；第3部分：普通碳素钢板及钢带；第4部分：酸洗钢板及钢带；第5部分：高强度酸洗钢板及钢带,一汽技术中心,35,5.2 （A08 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,一汽技术中心,36,5.3 （A08 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,一汽技术中心,37,5.4 （A08 M-25）减振复合钢板技术条件,一汽技术中心,38,6 技术要求6.1化学成分,各钢种的牌号及化学成分指标在相应标准里应有明确要求，成品钢板及钢带的化学成分检测应按GB 222、GB 223的规定执行，如有特殊要求，双方可协商解决，并在技术协议中加以注明。目前对于汽车用户来说钢板化学成分只是参考指标。,一汽技术中心,39,6.2 力学性能,标准中应明确屈服强度、抗拉强度和延伸率等各项性能指标。屈服强度值原则上控制下限，但冷冲压用钢采用国际通用规则规定屈服强度上限。抗拉强度一般规定下限，下限与上限间范围一般控制在100Mpa120Mpa,一汽技术中心,40,6.3 工艺性能,r值、n值试验方法应按GB 5027、GB 5028的规定执行。杯突试验方法执行GB 4156标准。弯曲试验方法执行GB 232标准。力学性能和工艺性能是钢板应用中重要指标之一,一汽技术中心,41,A08 M-22.1 热轧钢板及钢带技术条件 第1部分：汽车梁用钢板,一汽技术中心,42,A08 M-22.2热轧钢板及钢带技术条件 第2部分：优质碳素钢板及钢带,一汽技术中心,43,A08 M-22.3热轧钢板及钢带技术条件 第3部分：普通碳素钢板及钢带,一汽技术中心,44,A08 M-22.4热轧钢板及钢带技术条件 第4部分：酸洗钢板及钢带,一汽技术中心,45,A08 M-22.5热轧钢板及钢带技术条件 第4部分：高强度酸洗钢板及钢带,一汽技术中心,46,A08 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,47,A08 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,48,A08 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,49,A08 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,50,A08 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,一汽技术中心,51,A08 M-23.6冷轧钢板及钢带技术条件 第6部分：冷轧低碳钢板及钢带,一汽技术中心,52,A08 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,53,A08 M-23.8冷轧钢板及钢带技术条件 第7部分：冷轧双相钢板及钢带,一汽技术中心,54,A08 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,55,A08 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,56,A08 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,57,A08 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,58,A08 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,59,A08 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钢带,一汽技术中心,60,A08 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,61,A08 M-25减振复合钢板技术条件,一汽技术中心,62,7 试验方法,一汽技术中心,63,产品图样中材料的标注应符合CA/ CBW-6-1994的规定。示例：8mm厚500L应标注为：,8 图样标注,一汽技术中心,64,谢 谢 ！,一汽技术中心,