第3章1 冲压材料.doc

第3章 冲压材料3.1 常用冲压材料的种类与规格 冲压材料各种各样，但绝大多数是板料、带料、块料、线材、管材及型材用来加工。材料的种类包括黑色金属、有色金属和非金属材料三大类。冲压用板料常见种类见表31。表31 冲压用板料常见种类冲压用板料黑色金属有色金属非金属碳素结构钢 如Q235优质碳素结构钢 如08F、10低合金结构钢 如Q345（16Mn）、Q295（09Mn2）电工硅钢 如D12、D41不锈钢 如1Cr18Ni9Ti、 1Cr13弹簧钢 如65Mn其他纯铜板 如T1、T2黄铜板 如H62、H68铝板 如1050A（L3）、 1033（L4）、3A21（LF21）钛合金板镍铜合金板其他绝缘胶木板纸板纤维板塑料板橡胶板有机玻璃板毛毡 钢板是冲压生产中应用最广，数量最多的原材料。由于产品使用目的与功能要求不同，在冲压生产中所用的钢板种类与形式也各不相同。 按冲压性能的高低可把钢板分为ZF级、HF级、F级、Z级、S级、P级、W级，其中ZF级性能最高，W级最低。ZF级、HF级、F级钢板适合于特别复杂的拉延件，Z级、S级、P级适用于一股复杂的拉延件。热轧钢板分为S级、P级、W级三个级别。 黑色金属钢板的常用钢号见表32。表32 黑色金属钢板的常用钢号类别钢号举例普通碳素钢Q195、Q215A、Q235A、Q235AF、Q235B、Q255A、Q275优质碳素钢08F、08、10、15、20、50Mn、碳素工具钢T7A、T8A、T8Mn、T10A合金结构钢12CrNi3、20Cr、15Mn2、40Cr、40CrNiMo低合金高强度钢16Mn、15MnTi、18MnMoNb弹簧钢65、75、85、65Mn、60Si2Mn、50CrVA轴承钢GCr6、GCr9、GCr15合金工具钢Cr06、CrMn、Cr12MoV、CrWMn、3Cr2W8V、9CrSi不锈耐酸钢、耐热钢1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti高速工具钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2电工钢D11、D12、D21、D32 钢板品种与常用规格见表33。表33 钢板品种与常用规格 mm类别品种名称厚度普通钢板热轧普通厚钢板（t4）热轧普通薄钢板（t4）冷轧普通薄钢板（t4）汽车大梁用钢板锅炉钢板普通碳素钢钢板低合金钢钢板花纹钢板镀锌薄钢板桥梁用钢板造船用钢板2.5104.51200.31201.01203.070.32.04.5501.0120优质钢板热轧普通厚钢板（t4）热轧普通薄钢板（t4）冷轧普通薄钢板（t4）碳素结构钢钢板合金结构钢钢板高速工具钢钢板弹簧钢板不锈钢板0.51201.0501.081.0200.520复合钢板不锈复合钢板塑料复合钢板犁铧用三层钢板6300.352.079 冲压常用轧制薄钢板的尺寸见表34。表34 轧制薄钢板的尺寸（GB/T7082006） mm钢板厚度钢板宽度500 600 710 750 800 850 900 950 1000 1100 1250 1400 1500冷轧钢板长度0.2、0.250.3、0.41200 1420 1500 1500 15001000 1800 1800 1800 1800 1800 1500 15001500 2000 2000 2000 2000 2000 1800 20000.5、0.550.6 1200 1420 1500 1500 15001000 1800 1800 1800 1800 1800 1500 15001500 2000 2000 2000 2000 2000 1800 20000.7、0.75 1200 1420 1500 1500 15001000 1800 1800 1800 1800 1800 1500 15001500 2000 2000 2000 2000 2000 1800 20000.8、0.9 1200 1420 1500 1500 1500 15001000 1800 1800 1800 1800 1800 1800 1500 2000 20001500 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2200 25001.0、1.11.2、1.41.5、1.61.8、2.01000 1200 1420 1500 1500 1500 2800 28001500 1800 1800 1800 1800 1800 1800 2000 2000 3000 30002000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2200 2500 3500 35002.2、2.52.8、3.03.2、3.53.8、4.0500 6001000 1200 1420 1500 1500 15001500 1800 1800 1800 1800 1800 1800 20002000 2000 2000 2000 2000 2000热轧钢板长度0.35、0.40.45、0.50.55、0.60.7、0.75 1200 10001000 1500 1000 1500 1500 1500 15001500 1800 1420 1800 1600 1700 1800 1900 15002000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 20000.8、0.9 1500 1500 1500 1500 15001000 1200 1420 1800 1600 1700 1800 1900 15001500 1420 2000 2000 2000 2000 2000 2000 20001.0、1.11.2、1.251.4、1.51.6、1.8 1000 10001000 1200 1000 1500 1500 1500 1500 15001500 1420 1420 1800 1600 1700 1800 1900 15002000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 20002.0、2.22.5、2.8 1000500 600 1000 1500 1500 1500 1500 1500 1500 2200 2500 28001000 1200 1420 1800 1600 1700 1800 1900 2000 3000 3000 3000 30001500 1500 2000 2000 2000 2000 2000 2000 3000 4000 4000 4000 40003.0、3.23.5、3.84.0 1000 1000 2800 1500 1500 1500 1500 1500 2000 2200 2500 3000 3000500 600 1420 1800 1600 1700 1800 1900 3000 3000 3000 3500 35001000 1200 1200 2000 2000 2000 2000 2000 4000 4000 4000 4000 40003.1.1 热轧钢板 热轧钢板的供应状态有两种形式。（1）经热轧后直接供应的钢板，表面有厚度10m左石的黑色氧化皮。氧化皮脆而硬，在冲压成形中，模具容易损坏。（2）厂商提供经酸洗等表面处理去除氧化皮的热轧钢板。这种钢板表面粗糙，但有利于润滑，可用于成形工序。 热轧钢板不具有冷轧钢板的结构组织，所以它的冲压性能不如冷轧钢板。另一方面，热轧钢板的厚度与性能波动大，对冲压加工不利。除化学成分外，晶粒度的大小对强度应变硬化指数值n等也有影响。生产中也常用控制制品粒度的方法，对热轧钢板的性能做适当的调整。由于热轧钢板的价格便宜，现在钢铁企业也在开发冲压性能好，可用于深拉深成形的热轧钢板。常用热轧钢板的规格见表35。表35 热轧钢板的规格（GB/T7092006） mm厚度宽度6001200120015001500160016001700170018001800200020002200220025002500280028003000最大长度4.55.56781011151620212526303234364042505260120001200012000120001200012000120001200010000900080001200012000120001200012000110001000090008000800060001200012000120001200012000110009000800070007000600012000120001200012000100001000090007000700070006000120001200012000120001000090009000700065006500550060001000012000120009000800080007000650060005000900090008000700070007000550050004500900080007000600060007000550040004000800070006000600060005000800070006000600050003.1.2 冷轧钢板 冷轧钢板表面质量好，板材的各种性能和厚度精度等都相当稳定，它是冲压生产中应用最广泛的原材科。冷轧钢板的主要特点是，利用轧制中的变形与退火中的再结晶处理方法，可获得各向异性指数值r增大的结构组织，改善冷轧钢板的拉伸性能，曲面零件成形时的贴模性能等冲压性能。表36所示是冷轧钢板与热轧钢板在质量与性能方面的大致对比。由于冷轧钢板有相当多具有特殊性能的钢种与牌号，所以这个表只能对一般的冷轧钢板与热轧钢板提供一个概念上的对比。表36冷轧钢板与热轧钢板的对比对比项目热轧钢板冷轧钢板表面粗糙度Ra/m20250.2525厚度偏差/mm（0.180.25）（0.080.13）均匀伸长率（）27353742板厚方向性系数0.80.951.11.8 冷轧钢板分为非时效型和时效型两种。 时效型冷轧钢板：一般的低碳钢冷轧钢板退火后在拉伸曲线上具有屈服平台，也就是具有屈服伸长率。其原因是由于C与N原子的作用而形成的不连续的屈服现象。这种钢板在冲压成形时，会出现破坏表面光滑的滑移线。为了克服这种不良现象，通常在退火后使钢板经过一定压下量的冷轧，即所谓的平整轧制。虽然这种办法十分有效，但是这种效果不能长时间保留下去，经过一段时间C与N原子的作用又会在位错周围恢复。 非时效型冷轧钢板：用添加Al或Ti的方法，可完全抑制C与N对位错的影响，以致消除时效现象，可以把平整轧制的效果保持下去。当前在冲压生产中大量应用的08Al就是这种非时效型低碳冷轧钢板。 常用冷轧薄钢板的规格见表37。表37 常用冷轧薄钢板的规格（GB/T7082006） mm公称厚度宽度600650700（710）7508008509009501000最小和最大长度0.20、0.250.30、0.350.40、0.45120025001300250014002500140025001500250015002500150025001500300015003000150030000.560.600.65120025001300250014002500140025001500250015002500150025001500300015003000150030000.700.75120025001300250014002500140025001500250015002500150025001500300015003000150030000.800.901.00120030001300300014003000150030001500300015003000150030001500350015003500150035001.11.21.3120030001300300014003000140030001500300015003000150030001500350015003500150035001.4、1.51.6、1.71.8、2.0120030001300300014003000140030001500300015003000150030001500300015003000150040002.22.5120030001300300014003000140030001500300015003000150030001500300015003000150040002.83.03.2120030001300300014003000140030001500300015003000150030001500300015003000150040003.53.83.94.04.24.54.85.0公称厚度宽度110012501400（1420）150016001700180019002000最小和最大长度0.20、0.250.30、0.350.40、0.45150030000.560.600.6515003000150035000.700.75150030001500350020004000200040000.800.901.0015003500150040002000400020004000200040001.11.21.315003500150040002000400020004000200040002000400020004000200040001.4、1.51.6、1.71.8、2.015004000150060002000600020006000200060002000600020006000250060002.22.5150040002000600020006000200060002000600020006000250060002500600025006000250060002.83.03.2150040002000600020006000200060002000600020002750250027502500270025002700250027003.53.83.92000450020004500200045002000475020002750250027502500270025002700250027004.04.24.52000450020004500200045002000450015002500150025001500250015002500150025004.85.0200045002000450020004500200045001500230015002300150023001500230015002300注：1. 钢板和钢带的宽度也可为10mm倍数的任何倍尺，钢板长度为50mm倍数的任何倍尺。 2. 根据需方要求，经供需双方协商，可以供应其他尺寸的钢板和钢带。 轧制薄钢板厚度允许的偏差见表38。表38 轧制薄钢板厚度允许的偏差（GB/T7082006） mm钢板厚度ABC钢板厚度ABC高级精度较高精度普通精度高级精度较高精度普通精度冷轧优质钢板普通和优质钢板冷轧优质钢板普通和优质钢板冷轧和热轧热轧冷轧和热轧热轧全部宽度宽度1000宽度1000全部宽度宽度1000宽度10000.20.40.450.50.550.600.700.750.030.040.050.060.040.050.060.070.060.070.080.090.060.070.080.092.02.22.50.130.140.150.150.160.170.150.180.150.190.160.200.180.190.201.01.11.21.251.41.51.61.80.070.090.100.110.120.090.110.120.120.140.120.130.150.150.160.120.130.150.150.162.83.03.23.53.84.00.160.180.200.180.200.220.170.220.180.250.200.300.220.250.303.1.3 不锈钢 不锈钢按其铬和镍元素的含量可分为两类：铬钢和铬镍基钢。按其结晶组织的不同又可分为奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢、奥氏体铁素体钢和析出硬化型钢。但在冲压成形中应用的主要是铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢，由于这两种不锈钢的成分与组织不同，它们的冲压性能也不一样。铁素体不锈钢板的冲压性能接近于冷轧钢板，这种不锈钢板具有良好的拉伸性能，但它的伸长类冲压成形性能较差，其胀形性能低于奥氏体不锈钢板。奥氏体不锈钢板的拉伸性能稍差，但它的应变硬化指数值n远大于铁素体不锈钢板，它的胀形性能较好，所以它具有良好的伸长类成形的冲压性能，如胀形等。 不锈钢的强度和硬度比晋通软钢高，因此其冲压加工力较大。其中，铬钢不锈钢的冲压力一般达到软钢的1.41.6倍。铬钢的各向异性系数值r比软钢小，它属于铁素体型钢或马氏体型钢，是在软钢中添加12以上的铬元素。而铬镍基钢的冲压力一般为软钢的1.8倍，其应变硬化指数值n比软钢大。铬镍基钢是一种奥氏体型钢或奥氏体铁素体型钢，它是在钢中添加了一定量的铬和质量分数大于8的镍。不锈钢冲压性能的部分数据见表39。 不锈钢的表面很光洁，在冲压加工中容易划伤。因此，表面划伤是不锈钢零件冲压加工中的一个特别突出的问题。对于这个问题采取的有效措施是用聚氯乙烯涂层钢板，即在不锈钢板上铺上聚氯乙烯薄膜，用以保护不锈钢板的表面，防止划伤。这种涂层板，在拉深时也能减少摩擦，提高拉深性能。 不锈钢加工时，也会出现残余应力较大，导致存放期会出现时效开裂现象，故一般要求成形后的零件应及时进行消除内应力的热处理。 冷轧不锈耐热钢带的厚度及允许偏差见表310。表39 不锈钢冲压性能的部分数据钢种极限拉伸比/LDR极限翻边系数/K胀形深度h/d最小弯曲半径/r平冲头球冲头铬钢1.82.00.660.590.220.300.400.55(1.02.0)t铬镍基钢2.02.160.610.570.280.340.450.68(0.31.2)t表310 冷轧不锈耐热钢带的厚度及允许偏差（GB42391991） mm厚度宽度厚度宽度20150150400400600201501504004006000.050.100.100.150.150.250.250.450.450.650.650.900.0150.020.030.040.050.060.020.020.030.040.050.060.040.050.060.080.91.201.201.501.501.801.802.002.002.302.302.500.070.090.120.150.160.170.080.100.120.150.170.180.090.110.140.160.170.18注：酸洗状态的钢带厚度允许偏差：厚度0.9mm时，表中值0.01mm；厚度0.9mm时，表中值0.02mm。3.1.4 合金钢 合金钢材料在冲压方面的种类不多，主要有电信用冷轧硅钢带、电工用热轧硅钢薄板、弹簧钢、工具钢冷轧钢带等。表311为电信用冷轧硅钢带的常用规格。表311电信用冷轧硅钢带的常用规格 mm牌号公称厚度厚度偏差宽度宽度偏差宽度200宽度200宽度510宽度12.540宽度5080宽度80DG1、DG2DG3 DG40.50.0055、6.5、8、10、12.5、15、16、20、25、32、40、50、64、80、1000.200.250.301（宽度）0.81.00.0105、6.5、8、10、12.5、15、16、20、25、32、40、50、64、80、1001100.200.250.300.20.0150.020803000.30DQ1、DQ2DQ3、DQ4DQ5、DQ60.350.0200.030806000.30表312所示为电工用热轧硅钢薄板的常用规格和允许偏差。表312电工用热轧硅钢薄板的常用规格和允许偏差（GB/T52121985） mm分类钢号公称厚度公称厚度及公差宽度长度及偏差低硅钢板D111.0、0.51.00.100.50.050.350.046001200670120075015008601700900180010002000宽度750 8750 10 长度1500 25 1500 30D120.5D211.0、0.5、0.35D220.5D230.5D240.5高硅钢板D310.5、0.35D320.5、0.35D410.5、0.35D420.5、0.35D430.5、0.35D440.5、0.35DH410.35、0.2、0.10.20.020.10.02DR410.35、0.2、0.1DG410.35、0.2、0.1表313所示为弹簧钢、工具钢冷轧钢带的尺寸及允许偏差。表313 弹簧钢、工具钢冷轧钢带的尺寸及允许偏差（YB/T50582005 ） mm厚度宽度公称尺寸允许精度切边钢带不切边钢带普通精度P较高精度H高精度J公称尺寸普通精度P较高精度K公称尺寸允许偏差0.100.150.020.0150.01041200.30.250210.150.250.030.0200.0150.250.400.040.3000.02061600.400.500.050.4000.0300.500.700.050.4000.030101600.40.30.700.950.070.5000.0400.951.000.090.6000.05050321.001.350.090.6000.050182000.60.41.351.750.110.8000.0601.752.300.130.1000.0802.303.000.160.1200.100222003.1.5 有色金属板材 冲压常用有色金属主要有纯铜、黄铜及铝等。由于它们具有良好的塑性，因而广泛应用于冲压中的各工序。1. 常用有色金属牌号见表314。表314常用有色金属牌号类别牌号举例类别牌号举例铝及铝合金工业纯铅防锈铝硬铝锻铝1070A、1060、1050A、1035A、8A06、5A10、5A03、5A01、2A10、2A11、 2A12、2A50、2A80、2A14铜及铜合金纯铜T1、T2、T3TU2、TU1TP1、TP2镁合金MB1、MB2、MB8黄铜H96、H68、H62钛及钛合金工业纯钛钛铝锰合金钛铝钒合金TA1、TA2、TA3TC1、TC2TC4、TC10青铜QSn43QSn442.5QA17Qbe2白铜B19、B252. 铝及铝合金板、带材厚度及允许偏差见表315。表315铝及铝合金板、带材厚度及允许偏差（GB/T3880.32006） mm厚度规定的宽度1000100015001500200020002500厚度允许偏差板材带材板材带材板材带材板材带材0.200.400.050.050.060.060.040.630.100.050.140.080.180.090.240.120.630.800.120.060.140.080.180.100.260.130.801.000.150.080.170.090.200.110.270.151.001.200.150.080.170.100.220.120.290.151.201.600.200.100.250.130.270.140.290.151.602.000.200.100.250.130.280.150.300.182.002.500.250.130.290.150.300.160.320.182.503.200.300.150.340.170.350.180.360.233.204.000.300.150.360.200.370.230.380.254.005.000.100.350.230.100.370.250.100.420.280.100.450.305.006.300.100.400.250.100.420.280.100.420.330.100.450.386.308.000.100.450.300.100.470.360.100.500.380.100.600.468.0010.000.100.500.380.100.500.430.100.500.510.100.600.5810.016.00.500.501.01.516.025.00.750.751.52.025.040.01.01.01.52.040.060.01.51.52.03.060.080.03.03.03.54.080.0100.03.53.55.05.5100.0160.04.05.56.0注：非对称偏差的板材，需要对称偏差时，可双方协商采用相应带材偏差。3. 铜板、带材的供应状态见表316。表316 铜板、带材的供应状态铜板名称供应状态执行标准号铜带名称供应状态执行标准号纯铜板热轧（R）软（M）硬（Y）GB/T20402002纯铜带（R）（M）（Y）GB/T20592000黄铜板热轧（R）软（M）半硬（Y2）硬（Y）特硬（T）GB/T20402002黄铜带（M）（Y2）（Y）（T）GB/T20592000铝青铜板软（M）半硬（Y2）硬（Y）GB/T20402002铝青铜带（M）（Y2）（Y）（T）GB/T20592000锰青铜板硅青铜板软（M）硬（Y）特硬（T）GB/T20461980GB/T20471980锰青铜带硅青铜带（M）（Y）（T）GB/T145961993GB/T145961993锡青铜板热轧（R）软（M）半硬（Y2）硬（Y）特硬（T）GB/T20402002锡青铜带（M）（Y2）（Y）（T）GB/T20592000锡锌铅青铜板软（M）1/3硬（Y3）半硬（Y2）半硬（Y2）GB/T20491980锡锌铅青铜带（M）（Y3）（Y2）（T）GB/T1459619934. 黄铜板的牌号、状态和规格见表317。表317黄铜板的牌号、状态和规格（GB/T20402002）合金牌号供应状态厚度宽度mmH59、H62。HPb591、HSn621热轧（R）4.060.02003000H65、H68、H80、H90、H96、HMn582200600H59、H62、H65、H68、H80、H90、H96、HMn582HPb591、HSn621软（M）硬（Y）0.210.0200300H62、H65、H68、H90、HMn582、HPb591、半硬（Y2）特硬（T）注：1. 宽度不小于1100mm的冷轧板，最大供应长度为3000mm。 2. 供应状态需在合同中注明，否则按硬状态供应。5. 冷轧纯铜板规格见表318。表318 冷轧纯铜板规格（GB/T20402002）厚度/mm宽度/mm长度/mm理论质量/（kg/m2）厚度/mm宽度/mm长度/mm理论质量/（kg/m2）0.2200250010006000（宽度1100以上的，最大长度为3000）1.782.2200250010006000（宽度1100以上的，最大长度为3000）19.580.32.672.522.250.43.562.824.920.54.453.026.700.65.343.531.150.76.234.035.600.87.124.540.050.98.015.044.501.08.905.548.951.19.796.053.401.210.686.557.851.311.577.062.301.513.357.566.751.614.698.071.201.816.029.080.102.017.8010.089.0注：1.铜板牌号为T1、T2、T3、TU1、TU2、TP1、TP2其化字成分应符合GB/T52312001中规定。 2. 板材的供应状态：热轧（R、）、软（M）、硬（Y），其力学性能及其他技术条件要求，应符合GB/T20402002中的规定。 6. 冷轧镍及镍合金板的厚度和允许偏差见表319。表319 冷轧镍及镍合金板的厚度和允许偏差（GB/T20542006） mm厚度宽度1003003006006001000厚度允许偏差0.50.60.70.060.80.91.00.080.120.161.21.50.090.100.140.160.181.82.00.110.180.222.50.120.210.243.03.50.130.150.220.240.274.00.200.270.30注：1. 大于4mm的冷轧板有4.5mm、5.0mm、5.5mm、6.0mm、6.5mm、7.0mm、7.5mm、8.0mm、9.0mm、10mm。 2. 材料的牌号为N6、N7、NSi0.19、NSi0.20、NMg0.1、Ncu28-2.5-1.5、Ncu40-2-1，供应状态有软（M）、半硬（Y2）或硬（Y）。3.1.6 冲压用新材料 随着汽车、电子、家用电器等工业的迅速发展，对其相关的金属薄板生产及成形技术提出了更高的要求，有力地推动现代金属薄板的发展，出现了一些新型的冲压用材料。新型冲压薄板的发展趋势见表320。表320新型冲压薄板的发展趋势内容发展趋势效果与目的厚度厚薄 产品轻型化、节能和降低成本强度低高板层 涂层、叠合单层 复合层、夹层 耐腐蚀、外表美观、冲压性能提高、抗振动、减噪声组织 双相单相 加磷、加钛 提高薄板强度、伸长率和冲压性能功能单一多个一般特殊 实现新功能 下面对几种主要的新型冲压用板材作简要介绍。1. 高强度钢板 高强度钢板是用普通钢板加以强化处理而得到的钢板。通常采用的强化方法有：固溶强化、析出强化、细晶强化、组织强化（相态强化及复合组织强化）、时效强化、加工强化等。除了加工强化，其余都是通过添加合金成分和热处理工艺来控制板材性质。 高强度钢板的屈服强度和抗拉强度高，屈服强度一般在260420MPa范围内，比一般铝镇静钢的屈服强度要高50100；日本研制的用于汽车零件的高强度钢板的抗拉强度已达600800MPa，而普通冷轧软钢的抗拉强度只有300MPa。 由于高强度钢板的强化机制常会引起其他成形性能变差，如b和s比低碳钢板高很多，而应变硬化指数n值和各向异性系数r值却比较低。 高强度钢板的伸长率降低，回弹大，厚度减薄后抗凹陷能力降低，同时由于b和s高，应变硬化指数n值和各向异性系数r值低，影响贴模性的面畸变，形状冻结性问题更加突出，因此要保证高强度钢板的冲压件质量，不仅要防止开裂和起皱，更主要的是保证冲压件的尺寸与形状精度。 目前各国广泛采用固溶强化型含磷钢板作为汽车车身等覆盖零件用材料，如日本的SAFC35等系列含磷钢板、美国内陆钢铁公司的40P及德国的275合磷薄钢板等。 中国研制的新材料s为340MPa、390MPa、440MPa的三种高强度钢板，已能满足汽