汽车板简介课件.ppt
冷轧汽车板简介,主 要 内 容,1.现代汽车用冷轧薄板简介 2. 本钢汽车板相关情况介绍 3. 板材成形性能,1.现代汽车用冷轧薄板简介,在发达国家中，汽车工业始终是国民经济的支柱产业。汽车问世以来的几十年间，许多工业部门都作为支柱产业存在过，如纺织、建筑、钢铁，以及现在的信息产业和航空航天工业，但只有汽车工业历经几十年长盛不衰，一直保持着支柱的地位，足以见得其对一个国家的重要性。随着我国改革的深入和经济的发展，近几年来汽车工业在国民经济中的地位越来越重要。大力发展汽车工业已成为国家经济发展的重要一环。汽车工业的发展将带动一系列的工业部门共同发展和进步。这一进步不仅包括产量的扩大，而且包括质量的提高、技术的更新和进步、设备的改造、管理水平的提高等一系列的变革。,汽车用金属材料中钢铁约占70%，而钢铁中用量最大的是薄钢板，一辆轿车使用的薄钢板为600700kg，薄钢板的零件为500600件，其中以冷轧薄板的用量最大（国际上有镀层汽车板替代冷轧汽车板的趋势）。统计表明，通常在汽车的钢材消耗中冷轧板约占40%，各种涂镀层板占20%（在发达国家中此比例较高），热轧板占20%。在发达国家生产的冷轧薄板中，约50%是供应汽车行业。在冷轧薄板中，汽车用板带的宽度最宽、品种范围最广、表面质量及板带精度要求最严格、成型性指标最高，因此汽车板的生产技术也就代表了冷轧带钢的最高水平。,冷轧薄板在汽车上的应用情况,2010年国内汽车用板需求量预测,汽车用钢板的质量要求,汽车业对汽车板的要求多样化特征：三多一高高强度钢板应用多表面处理钢板应用多超深冲钢板应用多钢板表面质量标准高,汽车行业对汽车板的要求,优良的成型性能在保证塑性、韧性指标的同时，具有更高的强度和刚度良好的耐腐蚀性良好的表面状态和形貌，严格的尺寸精度良好的连接性能和保型性能良好的喷涂性能和对油漆、涂层的良好的附着性能有利于保护环境其它要求钢板减震性能和降低噪音性能的要求（采用复合减震钢板）钢板冲压过程中自润滑性能的要求,轿车用钢板的发展趋势,高强度钢板表面毛化钢板激光拼焊技术镀层钢板有机涂层钢板减震钢板,现代汽车用钢种类,现代汽车用钢和技术要求,50年代，开发和使用沸腾钢，相当于国内的08F系列；6070年代，大量使用铝镇静钢，相当于国内的08Al系列；80年代末90年代初，大量的研究集中在IF钢，为取得更好的深冲性；90年代以后主要是开发和使用高强度钢板。低碳与超低碳的含P钢板、BH钢板、含Cu钢板；进入21世纪所有的研究和开发工作集中在开发新型的超高强度钢，为超轻型车体计划配套的新型钢板，如双相钢、Trip钢、Twip钢、含B钢等等。,冷轧超深冲钢板,IF钢的成分特点是超低碳、微合金化和纯净。在深冲钢的生产中，固溶的碳严重损害钢板的r值。这是由于随着固溶碳的增加（310-4%510-4%），在结晶结构中的111组分急剧减少，固溶氮与固溶碳有类似的作用。IF钢在生产中通过真空脱气使碳、氮含量尽量低，同时通过添加合金元素钛或铌来清除固溶体中残留的碳、氮间隙原子而得到洁净的铁素体基体，从而消除间隙原子的不利影响，工业生产的超低碳钢（310-3%510-3%），若不经钛铌处理，其r值并不高，故为获得高的r值必须进行合金化处理。IF钢中除碳、氮被尽量减低外，其它元素如硫、氧也要控制在尽可能低的水平。强化元素锰、磷、硅也不应过高。,汽车用高强度钢板,车体轻量化更安全节约能源对环境友好可以买得起,高强度钢板的强化机制,高强度钢的主要强化机制,高强度冷轧板主要用于汽车车体的内外板，板厚通常为0.51.2mm，强度为3401470MPa。强化机制有固溶强化、析出强化、固溶+析出强化、相变强化和析出+相变强化。上表列出高强度冷轧钢板的强化机制、主要添加元素、强度级别和成形特性。固溶强化： 通过添加P、Si、Mn等置换型固溶元素或C、N等间隙性固溶元素强化机体。析出强化： 使Ti、Nb、V等的碳化物和氮化物成为微细析出物分散于马氏体中，从而提高钢的强度。组织强化（相变强化）： 组织强化是使珠光体、贝氏体、马氏体等硬质相分散于钢的基体中并产生强化作用。,汽车用冷轧高强度钢板产品和应用成型件,固溶强化（低碳系）： 340、370、390、440、340BH；外板、内板、框架、托架、支柱等固溶强化（超低碳系） ： 340、370、390、440、490、590、340BH、390BH；深冲加工外板、内板析出强化： 390、440、490、540、590；内板固溶+析出强化： 490、540、590；加强部件、支柱组织强化（马氏体系）： 3901470、390BH、440BH、490BH、540BH、590BH；轻加工内板、结构部件、加强部件组织强化（贝氏体系）： 440、590；构件、支柱板、加强部件组织强化（残余奥氏体系）： 590、780、980；高延展性要求构造部件析出+组织强化： 780、980、1180、1270、1470；缓冲件加强材料、门里加强板,固溶强化冷轧高强度钢板,深冲高强度板和烘烤硬化板主要为低碳和超低碳的固溶强化形，主要的添加元素为磷、锰、硅、钛、铌等。固溶强化：通过添加C、N、P、Si、Mn等元素形成间隙固溶体或置换固溶体来达到强化效果。含P高强IF钢、烘烤硬化钢。,含P高强IF钢,化学成分特点： 超低碳、 微合金化 固溶强化 钢质纯净代表钢种：DQ/DDQ-HSS340,烘烤硬化钢板,特点：冲压成型前较软，易成型加工，通过冲压后的涂漆烘烤使屈服强度增加，适合于生产汽车外板等覆盖件。机理：适量的固溶碳控制，冲压工序产生位错，喷涂工序由固溶碳产生位错钉轧。BH值：预拉伸应变量2%，时效条件为170、20MinAI值：预拉伸应变量8%，时效条件为100、1h,烘烤硬化钢,超低碳钢生产烘烤硬化钢的路很宽。生产烘烤硬化钢可采用连续退火方法。这是由于只有较高的退火冷却速度才能保证部分碳在退火后固溶在钢中，在冲压加工后烤漆时发生扩散，以固定位错来提高强度。罩式退火冷却速度较慢，碳很容易在接近平衡态的条件下析出碳化物，钢在近乎无固溶碳的情况下，不会在烤漆后产生硬化。而超低碳钢的碳含量极低，碳形成碳化物所需的扩散距离很长，因而抑制了碳化物的产生，尽管冷却速度低，也可保持一定的固溶碳，使钢有烘烤硬化性。采用连续退火也要用较高的退火温度，通常高于850，这是由于超低碳钢的碳含量极低，而且极少量的碳还被钛或铌以氮化钛或氮化铌的形式固定住，造成产生硬化所需的固溶碳量不足，因此应在退火过程中，将钢加热到可以分解氮化钛或氮化铌的温度，使部分碳能以固溶的形式保存下来。,双相钢,双相钢是低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制轧制工艺而得到的主要由铁素体(F)+少量(体积分数20%)马氏体(M)组成的高强度钢。这是20世纪70年代中期发展起来的一种新材料。双相钢的研究与应用，是低碳合金领域的重大发展之一。双相钢因其具有良好的强塑性匹配及冷变形性能,而用于汽车冲压件。双相钢是通过在钢中添加适量的锰、铬、硅等提高淬透性的元素，使钢在+两相区加热，并控制冷却速度而得到双相组织如马氏体加铁素体的钢种。其强度由硬质相的百分数来决定。这个原理对冷轧和热轧双相钢均适用。因连续退火均热温度范围广和冷却速度快，所以冷轧+连续退火工艺比热轧工艺更好。因此热轧双相钢的强度范围被限制在600-800MPa，而冷轧双相钢的强度范围是400-1000MPa。双相钢的特点是屈服强度低，一般具有良好的塑性，但是双相钢的r值较低，延伸翻边性能差。提高双相钢硬质相的百分数，强度可以上升，伸长率、r值则下降。在单相区加热后，经水淬处理成为马氏体单相组织，抗拉强度可超过1000MPa，伸长率极低。贝氏体的屈服强度高，组织细小均匀，弯曲性能好，适用于以弯曲为主的增强零件。,双相钢,双相钢在化学成分上的主要特点是低碳低合金。主要合金元素以Si、Mn为主,另外根据生产工艺及使用要求不同,有的还加入适量的Cr、Mo、V元素，组成了以Si-Mn系、Mn-Mo系、Mn-Si-Cr-Mo系、Si-Mn-Cr-V系为主的双相钢系列。热轧法: 将热轧钢材的终轧温度控制在两相区的某一范围,然后快速冷却,即通过控制最终形变温度及冷却速度的方法获得铁素体+马氏体双相组织。该方法又分为两种:一是常规热轧法,即在通常的终轧及卷取温度下获得双相组织;二为极低温度卷取热轧法,即线材或钢带在Ms点以下进行卷取,以获得双相组织。热处理法: 将热轧或冷轧后的钢材重新加热到两相区并保温一定时间,然后以一定速度冷却,从而获得所需要的F+M双相组织。,Trip钢,TRIP钢通常是指C0.1%0.4%,Si1.0%2.0%,Mn1.0%2.0%范围内加入微量Nb、V或Ti等元素的弥散强化或固溶强化的低碳Si-Mn钢。TRIP效应是指钢中稳定存在的残余奥氏体在变形过程中向马氏体转变时引入了相变强化和塑性增长,为此残余奥氏体必须有足够的稳定性,以实现渐进式转变。一方面强化基体,另一方面提高均匀的伸长率,达到强度和塑性同步增加的目标;体现在材料组织上首先是残余奥氏体本身成分、大小、形貌和周围环境的影响;其次是与残余奥氏体共存的相(如铁素体、贝氏体)的晶粒尺寸、质量分数、化学成分及形态的综合作用。只有实现显微组织中各组成相的优化组合,才能提高TRIP钢的强度和塑性。,涂镀层汽车板,汽车工业对汽车用板的耐腐蚀性要求不断提高，镀层钢板的使用量不断增多。由于汽车车体耐蚀规定变得更加严格，近年来发达国家汽车涂镀层钢板的用量急剧上升，已达到薄板用量的2/3以上（部分车型接近100%）。目前，发达国家各类涂层板的生产量约占冷轧钢板生产量的60%80%，新增汽车板的生产能力基本上为涂镀层钢板。对镀层钢板的种类需求随汽车厂所处地区而异。在日本，是用合金镀层板和有机镀层板取代镀锌板；在欧洲，倾向于采用厚镀锌板或锌镍镀层板。在选择镀层钢板时，应考虑耐蚀性、涂装外观、成型性和焊接性等因素。,电镀锌及其合金板,电镀锌板是汽车车身应用最多的钢板，因为电镀锌对基板的性能和表面影响较小，同时电镀锌还有单面镀、镀锌量易控制、镀层量易控制、镀层较薄（一般为2.515m）等特点。电镀Zn-Ni板在镀层中含10%14%Ni，与纯电镀锌板相比，耐蚀性增强24倍，薄的Zn-Ni镀层和薄的铬酸盐以及12m环氧树脂聚合物结合使用。这些可焊接的复合镀层板在日本得到开发和利用，并且也适合于北美和欧洲。具有良好性能的电镀Zn-Fe镀层板具有低的腐蚀速率、高的抗粉化性能、良好的焊接性能、优越的涂漆附着性和无镍结构，但生产工艺难度较大。,热浸镀锌及其合金板,热浸镀锌及其合金板有取代电镀锌板的趋势，这主要是由于热浸镀锌及其合金板的质量和生产工艺在不断地改进，特别是在镀层厚度、均匀性、表面质量和镀层冶金学（合金相、组成、形态）都有较大进步。通常的无铅低光亮纯Zn热镀锌钢板镀层厚度范围为620m（40140g/m2），广泛应用于非暴露件制造；许多汽车企业根据热镀锌板的成本低和表面质量改进的特点，成功将热镀锌板用于汽车外覆盖件上。 合金化镀锌板是钢板通过在低含铝量（小于0.15%Al）的锌锅中热浸镀后，直接在490540下短时间的退火过程中，Zn和Fe的相互扩散而形成的Zn-Fe合金镀层板。合金化镀锌板大部分用于汽车的非暴露件，但用于汽车外覆盖件的用量在增加，其典型的镀层厚度为611m（4080g/m2），表面呈暗灰色。,其它涂层板,某些汽车厂需要薄而均匀的镀层板，已能够生产镀层厚度为4m（30g/m2）的钢板，主要是Zn-Al合金镀板，其镀层附着性、成型性、耐蚀性均有所改进。Pb-Sn合金镀板用于制造油箱，其镀层具有极好的耐蚀性。热浸镀Al板用于制造汽车消声系统，其使用寿命和成本介于碳钢和不锈钢之间。有机涂层板,2. 本钢汽车板相关情况介绍,本钢冷轧汽车板发展历史,从1998年开始，本钢一冷轧厂正式向沈阳金杯汽车制造厂提供冷轧汽车板，主要用于内部覆盖件，订货量为10000吨/年。从2000年开始，本钢一冷轧厂正式向上汽提供冷轧汽车板，主要用于内部覆盖件，订货量为10000吨/年。从2001年开始，本钢一冷轧厂正式向北汽提供冷轧汽车板，主要用于内部覆盖件，年订货量达20000吨。从2002年开始，本钢一冷轧厂正式向天汽提供冷轧汽车板，主要用于内部覆盖件，年订货量达15000吨。 2003年，本钢一冷轧厂累计向国内17家汽车厂提供优质冷轧汽车板60000吨。从2004年开始，本钢一冷轧厂正式向南京汽车厂提供冷轧汽车板，主要用于内部覆盖件，年订货量达10000吨。 从2005年6月开始，本钢一冷轧厂正式向沈阳华晨提供冷轧汽车板，从内覆件到冷轧汽车表面板开始认证，认证成功后内板批量供货达1815吨。 2006年112月累计销售冷轧汽车板产品11.44万吨。 2007年112月累计销售冷轧汽车板产品22.52万吨。,本钢冷轧汽车板表面板发展历史,2003年1月，本钢一冷轧厂生产出2.62吨符合O5表面的汽车面板，于5月末成功通过北汽陆霸车的外覆盖件翼子板认证。 2004年，本钢一冷轧厂生产的冷轧汽车表面板（O5板）成功通过北汽陆霸车的外覆盖件驾驶员车门外板认证。 2005年10月20日，本钢一冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨海狮面包车正/副驾驶员外板得到成功认证。 2006年10月27日，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨海狮面包车正/副驾驶员外板得到成功认证，并开始批量订货。 2006年11月6日，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨中华骏捷轿车顶盖外板得到成功认证，并开始正式订货。 2007年2月份，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨中华骏捷轿车行李箱顶盖外板得到成功认证，并开始正式订货。 2007年5月份，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在北汽小切诺基前车门外板得到成功认证。 2007年6月份，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在奇瑞QQ轿车后车门外板得到成功认证，并开始扩大认证和正式订货。 2007年12月份，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在奇瑞QQ轿车顶盖外板得到成功认证，并开始正式订货。,2003年1月，本钢一冷轧厂生产出2.62吨符合O5表面的汽车面板（材质为IF钢），并发往北京汽车厂进行外覆盖件的冲压试验，5月末O5表面板在北汽车型为陆霸的外覆盖件翼子板进行冲压、涂漆试验成功，并批量用于100辆陆霸车上。,部位名称：北京陆霸越野吉普车翼子板,北京陆霸车翼子板认证情况,北京陆霸车驾驶员车门外板认证情况,2004年，本钢一冷轧厂从组织的O5板试验料中挑出4卷表面质量符合O5板质量要求的冷轧卷（重量约18吨），其中三卷送往北汽，这3卷料全部作为汽车面板试验料，从试验反馈结果看，本钢生产的O5板质量与去年相比有了很大提高，顺利通过“陆霸”车车门外板的冲压、喷漆等试验，受到了厂方技术人员的充分肯定，认为其冲压质量与宝钢同类产品相当；表面质量可以满足北汽对汽车表面板的要求，达到了国内其它钢铁公司供北汽同类产品的水平。,部位名称：北京陆霸越野吉普车驾驶员车门外板,海狮驾驶员车门外板的认证,2005年10月20日, 本钢一冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨海狮面包车正/副驾驶员车门外板得到成功认证。,海狮驾驶员车门外板的认证,2006年10月27日，本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨海狮面包车正驾驶员车门外板得到成功认证，并开始正式订货。,中华骏捷顶盖外板的认证,2006年11月6日,本钢浦项冷轧生产的冷轧汽车表面板(O5板)在华晨中华骏捷轿车顶盖外板得到成功认证，并开始正式订货。,钢种:DC04规格:0.8mm1300mm,中华骏捷顶盖外板的认证,钢种：DC03规格：0.7mm1100mm合同量：60吨,认证件名称： QQ轿车后车门外板,奇瑞汽车汽车板生产情况,钢种：BH340规格：0.8mm1160mm合同量：10吨,奇瑞汽车汽车板生产情况,认证件名称： QQ轿车顶盖外板,北京汽车,小切诺基后车门外板钢种为：DC06规格为：0.8mm1230mm2007年认证成功,北京汽车汽车板生产情况,目前华晨汽车外板供料情况,本钢供华晨冷轧汽车表面板（O5板）情况,奇瑞汽车汽车板供料情况,奇瑞在QQ轿车后车门外板顺利通过认证的基础上，从2007年12月份开始奇瑞批量订购冷轧汽车表面板（O5板）合同，共5个规格牌号。,目前本钢汽车用冷轧薄板牌号简介,软钢系列冷轧板: 日标系列: SPCC、SPCD、SPCE、SPCEN 欧标系列：DC01、DC03、DC04、DC05、DC06冷轧高强钢： B170P、B210P、B250P、590DP、780DP、BH340、St37、St44、St52软钢系列镀锌板： 欧标系列：DC51D+Z、DC52D+Z、DC53D+Z、DC54D+Z、DC56D+Z镀锌高强钢：H180BD+Z、H180BD+ZF、H220BD+Z、H220BD+ZF、 H260BD+Z、H260BD+ZF、 H180YD+Z、H180YD+ZF、H220YD+Z、 H220YD+ZF、H260YD+Z、H260YD+ZF、H220PD+Z、H220PD+ZF、 H260PD+Z、H260PD+ZF 、H260LAD+Z、H260LAD+ZF、 H300LAD+Z、H300LAD+ZF、H340LAD+Z、H340LAD+ZF、 H380LAD+Z、H380LAD+ZF、H420LAD+Z、H420LAD+ZF、 H300PD+Z、H300PD+ZF、 HT600X+Z、HT600X+ZF,3. 板材成形性能分析 冲压钢板的分类,按脱氧方式分：有沸腾钢、镇静钢和半镇静钢；按钢种与合金成分分：有低碳钢、低合金高强度钢、加 磷钢、超低碳无间隙原子钢（IF钢）等；按强度级别分：有普通强度级和高强度级别；按冲压级别分：有商品级（CQ）、普通冲压级（DQ）、 深冲压级（DDQ）和超深冲压级（EDDQ）;按冲压件的复杂程度分：P级（普通拉延），S级（深 拉延），Z级（最深拉延）, F级（复杂冲压）, HF级 （很复杂冲压)和ZF级（最复杂冲压)。,板材成形性的基本概念,金属薄板的成形性是指板材适应各种成形加工过程的能力，通常定义为:在给定的加工条件下，板材成首变形而不产生断裂或失稳的能力。,具有最佳成形性的薄板材应是：（1）均匀应变分布；（2）承受平面内压缩应力而无起皱；（3）可达到较高应变而无颈缩和断裂；（4）承受平面内剪切应力而无断裂；（5）零件由凹模出来后保持其形状；（6）保持表面光洁，减低表面损伤。,成形性能的内容,基本成形性研究 ： 拉伸试验 金相试验、硬度试验 模拟成形性研究 ： 杯突试验、拉深试验 扩孔试验、锥杯试验 成形极限研究 ： 胀形试验、成形极限图,薄板成形性能研究方法,单向拉伸试验获得的力学性能指标参数,杯突试验方法,拉深试验方法,锥杯试验方法,扩孔试验方法,成型的分类及变形特征,特征材料对冲压缺陷的影响,注：影响度,汽车用钢的基本性能是冲压成形性，这三代产品的进步也集中反映在成形性的提高方面，沸腾钢只能用于普通冲压件，铝镇静钢则有优良的深冲性能，无间隙原子钢则具有超深性能。,三代冲压用钢板的性能比较,各种级别钢板的拉伸性能范围,CQ: Commercial Quality, DQ: Drawing Quality, DDQ: Deep Drawing Quality, EDDQ: Extra Deep Drawing Quality, S-EDDQ: Super EDDQ.,各种级别钢板的延伸率和r值性能范围,生产条件对连续退火软钢薄板成形性能的影响,各工序对低碳铝镇静钢和IF钢性能的影响程度,注:(#)基本无影响； (*)有影响 ； (*)重要； (*)很重要,碳(C)含量对钢板力学性能和成形性能的影响规律:,钢中碳含量与r值、延伸率的关系:,氮含量对碳钢平均塑性应变比的影响,冲击韧性转变温度随焊接金属氮含量的变化,低氮控制是保证低碳钢成形性和焊接性能的重要措施,同罩式退火相比，连续退火生产有更大的优越性,连续退火钢带的力学性能，无论在钢带长度还是宽度方向上，都比较均匀 钢带平整度高，板形好，有利于汽车厂深加工成形构件的形状控制 钢带表面质量好，无粘结现象，对于喷漆或者表面涂层处理，其表面与涂料的粘结附着力强，喷漆或者涂层质量好 生产周期短 退火温度范围较高，冷却速度自由度大，有利于新产品的开发,
