1、冲 压 材 料 知 识,科技开发部产品工程课,课程内容,1.冲压材料外包装图 2.材质的基本机械参数 3.材质硬度及换算 4.SUS 5. AL 6. SECC 7.SPTE,钢材包装外形,2.材料的机械参数,屈服点屈服强度抗拉强度伸长率屈强比硬 度,材质的机械参数-屈服点,1.屈服点（s） 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点s =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡
2、=N/m2）,2.屈服强度（0.2） 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度0.2 。,材质的机械参数-屈服强度,3.抗拉强度（b） 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度b= Pb/Fo （MPa）。,材质的机械参数-抗拉强度,4.伸长率（s） 材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率
3、或延伸率。,材质的机械参数-伸长率,5.屈强比（s/b） 钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。,材质的机械参数-屈服比,6.硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。,材质的机械参数-硬度,3.1 硬度-布氏硬度,布氏硬度（HB） 以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后
4、，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。,3.1 硬度-布氏硬度,3.2 硬度-洛氏硬度,洛氏硬度（HR） 当HB450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120的金刚石圆锥体或直径为1.58、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：,HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。 HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等
5、）。 HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）,3.2 硬度-洛氏硬度,3.2 硬度-洛氏硬度,维氏硬度（HV） 以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）,3.3 硬度-维氏硬度,3.3 硬度-维氏硬度,3.4 维氏，布氏和络氏的相互换算表,4.不锈钢材料,不锈钢,4.1不锈钢的概念及分类,通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相
6、对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。 不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢； 按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；,在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不
7、锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se硒，Te碲等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。,4.2奥氏体不锈钢,在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo（钼）、Ti
8、（钛）、Nb（铌）等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。,4.3铁素体不锈钢,4.4不锈钢的化学成分,4.1不锈钢冷延制造流程,4. 5不锈钢热延制造流程,4.6不锈钢冷延制造流程,4.7不锈钢的表面质别,300 系與400系的區分在前者屬鎳系不銹鋼（但成份中也含鉻），後者屬於鉻系不銹鋼（不含鎳）。300系除了裝飾用途外，因成型性佳，也大量用於建
9、材、廚具及部份工業用途；而400系則因在冷軋後並不進行退火處理，因此材質較硬，通常直接做為裝飾用途或製成不銹鋼刀、叉等餐具或機械零件。,4.8不锈钢中300和400系的区别,最常見的不銹鋼應屬300系不銹鋼，又其中以304系最被廣泛使用。國內300系用量高達85%，先進國家也有75% 80%；其餘為400系。304系為最具代表性的不銹鋼，其良好的耐蝕性、抗氧化性、加工性與焊接性，對防止空氣銹蝕及工業用化學用品侵蝕之性能極佳，沖壓成型性亦佳，在高溫中也有較佳的變形強度及優良的耐酸性。廣泛用於建築材料、廚房用具、汽車裝飾及煉油、化學製紙和食品加工等行業。,4.9不锈钢的广泛用途,5.AL,铝是一种
10、轻金属，其化合物在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为8（重量），仅次于氧和硅，居第三位。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。铝的导电性、延展性良好，应用范围十分广泛，涉及轻工、电力、电气、电子、汽车、机械制造、建筑、包装等行业，是国民经济发展的重要基础原材料 世界上铝的主要生产国为：美国、俄罗斯、加拿大、中国、澳大利亚、巴西等，我国1998年的产量排名世界第三，主要的生产商有：青海铝厂（19.8万吨）、贵州铝厂（19.5万吨）、包头铝业集团（11.3万吨）、广西平果铝厂（10.5万吨）、宁夏青铜峡铝厂（10.2万吨）等。,5.1 AL的基础知识,鋁最重要的特性是質輕，比重僅有2.7，密
11、度約為一般金屬的 1/3。而常用鋁導線的導電鍍約的61%，鋁也有很高的導熱度，為銀的一半，純鋁熔點660C。 鋁胚經加熱後熱軋、冷軋及熱處理製程，製造成平面狀之產品形態，其形狀依美國鋁業協會 (AA) 規範如下： 鋁板：厚度在6.35mm (含)以上者。 鋁片：厚度在0.15 6.35 mm之平片及捲片。 鋁箔：厚度在0.15mm (不含)以下者。,5.1AL的基础知识,5.2AL常用铝材的特性,5.3AL常用铝材的化学成分,SECC,6.SECC材料,SECC,6.1 SECC材料实样,6.3 钢材简介,含碳2%以下的铁碳合金称为碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即 C、Si、Mn
12、、S、P（碳、硅、锰、硫、磷）。其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N（氧、氢、氮）。此外，用铝硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有 Al，当Als（酸溶铝）0.020%时， 还有细化晶粒的作用。,钢板（包括带钢）的分类： 1、按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板 2、按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板 3、按表面特征分类：（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层钢板 4、按用途分类：（1）桥梁钢板（2）锅炉钢板（3）造船钢板（4）装甲钢板（5）汽车钢板（6）屋面钢板（7）结构钢板（8）电工钢板（硅钢片）（9）弹簧钢板（
13、10）其他,6.4 钢板的分类,熱軋鋼片可用於沖壓加工者，主要有SPHC、SPHD、SPHE。熱軋鋼品是以加熱扁鋼胚，經粗軋機及精軋機軋延而成。當鋼帶離開最後一座精軋機並通過輸出台時，層流冷卻系統即予噴水，將其冷卻至適當溫度，再由盤捲機捲成粗鋼捲，並送至熱軋精整工廠，經必要的調質、剪切、檢驗、稱重、包裝、標記等作業後，即成為成品。 由於熱軋鋼品具有多種優越性，諸如強度足、韌性佳、容易加工成各種形狀複雜的零組件，其焊接性良好，易與其他金屬構架組合，因此廣泛應用於車架、橋樑、建築、道路護欄、鋼管、壓力容器及園藝工具等產品之原料。,6.5 热轧钢板的简介和分类,而冷軋鋼品是以酸洗後的熱軋鋼捲，於冷軋
14、工廠常溫軋延至 0.30 3.20mm後，經電解清洗、退火及調質等過程製造而成。冷軋鋼品因厚度薄、尺寸精確表面粗度分級多，容易塗漆及電鍍、且機械性質及加工性良好，易於衝壓製成各種產品，故大量使用冷軋鋼品做為加工材料。,6.5 热轧钢板和冷轧钢板的简介,1、日本钢材（JIS系列）的牌号中普通结构钢主要由三部分组成：第一部分表示材质，如：S（Steel）表示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P(Plate)表示板，T（Tube）表示管，K(Kogu)表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。如：SS400第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”
15、（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400 MPa的普通结构钢。 2、SPHC首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。 3、SPHD表示冲压用热轧钢板及钢带。 4、SPHE表示深冲用热轧钢板及钢带。,6.6 热轧钢板和冷轧钢板的分类,5、SPCC表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。適用於加工程度較低的產品，例如供作彎曲、淺度衝壓成型及焊接等加工之零
16、組件。冰箱、櫥櫃、鋼製傢俱及鐵筒等等，即以該品級為加工原料。 6、SPCD表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢。衝壓品質(SPCD)：具較佳加工成型性，適用於一般品質無法勝任的衝壓及高度成型之零組件，如汽車底盤、車頂等。 7、SPCE表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（5213）深冲钢。需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。具有更佳的加工成型性，適用於衝壓品質無法勝任須高度成型或具時效性要求的特殊零組件加工。,6.6 热轧钢板和冷轧钢板的分类,6.7 冷轧钢板的化学成分,磷酸盐处理 用户要求除清洗外，在没有另一涂装前处理而涂装钢
17、板时，进行磷酸盐处理，但由于摩擦系数的热化会导致钢板的加工性能有所下降。 铬处理进行铬处理可抵制或减少运输保管时出现的镀锌表面的白锈，但是当表面产生湿气时，必须立即除湿，而且，不具有耐指纹性，加工时应更加注意。 耐指纹处理进行耐指纹处理，主要是为了防止在使用或加工镀锌产品时留下的指纹所导致的产品表面不良。并采用有机涂层处理，加工性能优良。,6.8 SECC的表面处理,润滑处理与耐指纹钢板具有相同的特点，由于有机涂层内有蜡成分，加工性能优良。 涂油涂油或铬处理后涂油，抗白锈效果较大。用户要求在自行磷酸盐处理后使用产品时，可无处理而涂油。 无处理不进行任何表面处理，但不可保证无白锈，供应后需立即使
18、用产品。,6.8 SECC的表面处理,3. 镀锌量薄板 装载薄板的上面标准镀锌量 / 下面镀锌量 (如 : 10/20) 卷板 卷板的外面标准镀锌量 / 内面标准镀锌量 (如 : 10/20) 单面镀锌 原则上薄板上面或卷板外面为非镀锌面，非镀锌面以 0为表示。(如 : 10/20 ) 按需要，钢板或钢带上表示“差厚镀锌”时，在表示面的镀锌量后附加“D”字。(如 : 30/10D),6.8 SECC料的表面镀锌量,3. 镀锌量薄板 装载薄板的上面标准镀锌量 / 下面镀锌量 (如 : 10/20) 卷板 卷板的外面标准镀锌量 / 内面标准镀锌量 (如 : 10/20) 单面镀锌 原则上薄板上面或
19、卷板外面为非镀锌面，非镀锌面以 0为表示。(如 : 0/20 ) 按需要，钢板或钢带上表示“差厚镀锌”时，在表示面的镀锌量后附加“D”字。(如 : 30/10D),6.8 钢板的分类,装载薄板的上面最小镀锌量 / 下面最小镀锌量 (例 : E16/E16) 卷板的外面最小镀锌量/ 内面最小镀锌 (例 : E8/E16),6.8 SECC料的表面镀锌量,6.9 冷轧钢板的生产过程,酸洗 把热轧钢带通过除鳞器及盐酸罐，除去氧化皮，这个使最终冷轧产品产生表面缺陷的主要原因。,冷轧 为了确保所需的厚度和材质，维持 40%90%的通常压下率，并采取自动厚度控制、自动形状控制等 先进控制设备，来维持均匀的
20、厚度和形状。,电解清洗 退火之前，使冷轧钢板通过碱性溶液，再经机械、化学反应，除去轧制油和污垢。,退火 软化在冷轧时被硬化的钢带材质。退火是生产性极高的生产方法，采用急速加热及急速冷却，生产 深加工用、高张力钢等，退火主要采用装箱退火和连续退火。,6.9 冷轧钢板的生产过程,平整轧制 在板上施加约 1%的压力，除去退火后钢带表面容易出现的凹凸不平(stretcher strain)等缺陷，并给 予适合的粗糙度，加工出具有表面光洁的产品。.,精整 精整是最后的生产工序,6.9 冷轧钢板的生产过程,6.9 冷轧钢板的生产过程,7.SPTE,电镀锡薄钢板和钢带，也称马口铁，这种钢板（带）表面镀了锡，有很好的耐蚀性，且无毒，可用作罐头的包装材料，电缆内外护皮，仪表电讯零件，电筒等小五金。 镀锡钢板和钢带的分类与符号如下：,7.1 SPTE基本知识,7.2 SPTE类别,7.3 SPTE镀锡量,交流讨论,
