汽车钢板及应用-下)ppt课件

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,1,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,2,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,3,世界钢铁学会钢板分类,一汽技术中心,1钢板分类,4,一汽技术中心,2冷轧钢板冲压级别,Mild：CQ、DQ、DDQ、EDDQSEDDQHSS：CQ、DQ、DDQ,5,低碳钢板碳含量：0.01%-0.1%08F、08AL牌号：St12、St13、St14IF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,6,Q/CAM-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,7,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,8,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）,9,Q/CAM-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,10,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）,11,Q/CAM-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,12,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、500MPa。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）,13,Q/CAM-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,14,一汽技术中心,碳素结构钢板,Q/CAM-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,15,Q/CAM-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,16,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）,17,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）,18,一汽技术中心,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,19,Q/CAM-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,20,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（TransformationInducedPlastic简称TRIP）,21,Q/CAM-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,22,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（ComplexPhase简称CP，Multiphase）,23,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（MartensiticSteels简称CP）,24,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（TWinningInducedPlasticity，简称TWIP）,25,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,26,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：Usibor1500P、22MnB5。,一汽技术中心,热成形（热处理）钢板,27,Q/CAM-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,28,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,29,一汽技术中心,一汽技术中心,轿车车身钢板应用强度比例,30,（Q/CAM-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,31,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）,32,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,33,（Q/CAM-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,34,Q/CAM-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,35,Q/CAM-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,36,Q/CAM-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,37,Q/CAM-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,38,Q/CAM-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,39,Q/CAM-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,40,Q/CAM-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,41,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,42,零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,43,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）,44,左前翼子板零件应变分析图,一汽技术中心,FLCFLD,45,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,46,喷丸毛化板激光毛化板,一汽技术中心,钢板表面形貌,47,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）,48,一汽技术中心,4特种钢板,减振钢板、轻质钢板（三明治）弹簧钢板激光拼焊板不等厚钢板,49,Q/CAM-25减振复合钢板技术条件,一汽技术中心,50,一汽技术中心,弹簧钢板,典型钢种：65Mn、60Si2Mn、70YB/T5058-2005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:399HV1-478HV1YB/T-5063-2007热处理弹簧钢带,51,一汽技术中心,激光拼焊钢板（TWB),Q/CAYJ-60激光拼焊板料的焊接质量要求,52,一汽技术中心,不等厚钢板（TRB),53,一汽技术中心,5钢管,直缝电焊管冷拔无缝钢管高频焊激光焊圆形异形,54,一汽技术中心,焊管用钢板或钢带经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。,55,一汽技术中心,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,56,一汽技术中心,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。,57,一汽技术中心,无缝异型管（冷拔异型管）由无缝钢管经冷拔制造。常用牌号为10钢、20钢、Q235、Q345等。,58,一汽技术中心,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）,59,一汽技术中心,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：,60,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,61,一汽技术中心,铝的工艺性能,62,熔点低熔炼、铸造、加工比较容易。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,铝合金特性,63,一汽技术中心,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,64,一汽技术中心,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,65,一汽技术中心,变形铝及铝合金牌号GB/T16474-1996,66,一汽技术中心,67,一汽技术中心,常用铝合金板材,68,一汽技术中心,铝合金板材典型应用,69,一汽技术中心,覆盖件常用6XXX系铝合金,70,一汽技术中心,常用铝合金型材,71,一汽技术中心,铝合金型材典型应用,72,一汽技术中心,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,73,一汽技术中心,74,一汽技术中心,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,75,一汽技术中心,76,一汽技术中心,国内全铝客车开发宇通比亚迪湖南晟通集团,77,一汽技术中心,车用铝合金涉及问题,78,一汽技术中心,铝合金在图纸上的标注,铝合金板材标注示例5052-O板料2.0GB/T3880.1铝合金型材标准示例6082-T4GB/T6892铝合金管材标准示例3003-O管料102.0GB/T6893,79,一汽技术中心,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,80,一汽技术中心,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,81,一汽技术中心,82,一汽技术中心,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,83,一汽技术中心,铜合金标准,GB/T5231加工铜及铜合金化学成分和产品形状GB/T11086铜及铜合金术语GB/T2040铜及铜合金板材GB/T2059铜及铜合金带材GB/T