1、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,食药微生物检测https:/ 牌号鉴定http:/ 气体检测https:/ 胶粘剂检测https:/ 橡胶检验http:/ 重金属检测https:/ 润滑油检测https:/ 饲料化肥检测https:/ 钢材检测https:/ 化工产品检测https:/ 饲料化肥检测https:/ 塑料管检测https:/ 食品检测https:/ 橡胶管检测https:/ 化工产品检测https:/ 饲料检测方法https:/ 胶管脉冲测试https:/ 金属材料检测https:/ 不锈钢检测https:/
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5、tp:/ 数控送料机厂家http:/ 钢背送料机http:/ 青岛华满机械http:/ 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、EDDQ SEDDQ HSS： CQ、DQ、DDQ,5,低碳钢板 碳含量：0.01%-0.1%08F
6、、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/CA 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,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
7、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/CA 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,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
8、，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/CA 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,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
9、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/CA 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,14,一汽技术中心,碳素结构钢板,Q/CA 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,15,Q/CA 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,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
10、、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
11、，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
12、的内外板零件。,双相钢,19,Q/CA M-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
13、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）,21,Q/CA M-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（Comple
14、x Phase 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（Martensitic Steels 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
15、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）,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
16、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
17、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,27,Q/CA M-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/CA M-23）冷轧钢板及钢
18、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
19、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/CA 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,34,Q/CA M-24.1
20、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/CA 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,36,Q/CA 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,37,Q/CA 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,38,Q/CA 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,39,Q/CA 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,40,Q/CA M-2
21、4.7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,4
22、5,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/CA M-25减振复
23、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、70 YB/T 5058-2005 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: 399HV1-478HV1 YB/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
24、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、Q
25、235、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
26、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
27、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/T 16474-1996,66,一汽技术中心,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
28、 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2.0 GB/T 3880.1铝合金型材标准示例6082-T4GB/T 6892铝合金管材标准示例3003-O 管料 102.0 GB/T
29、6893,79,一汽技术中心,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
30、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/T 5231 加工铜及铜合金化学成分和产品形状 GB/T 11086 铜及铜合金术语 GB/T 2040 铜及铜合金板材 GB/T 2059 铜及铜合金带材 GB/T 1527 铜及铜合金拉制管,84,一汽技术中心,铜合金板材标注,铜合金的状态代号，目前无国标明确规定，行业有通行叫法，在GB/T 2040中有不同状态板材的性能要求 行业通行叫法 R热加工态 M退火态 Y硬态 Y1、Y2、Y3、Y43/4硬、1/2硬、1/3硬、1/4硬 T特硬 TY弹硬,H63-Y2 板料2.0 GB/T
31、2040,85,一汽技术中心,密度小1.78103kg/m3，约为铝合金的2/3，钢的1/4。最轻的结构金属材料。 性能好比强度高于钢及铝合金，比刚度接近钢及铝合金，具有优异的减振降噪效果，良好的生产工艺性能。 回收利用性能好可回收利用，对环境友好。,镁合金的优良特性,86,一汽技术中心,镁合金板材应用情况,87,一汽技术中心,88,一汽技术中心,大众2002年推出1升概念车（1-Liter） 车体采用镁合金框架，车身大量应用镁合金板材,89,一汽技术中心,目前应用已铸件为主，方向盘骨架、仪表板骨架、轮毂已得到应用。板材、型材有巨大应用潜力，国内外车企及高效都在研究中。德国大众公司镁合金内钣金
32、件开发，应用内镁、外铝的混合车门，采用AZ31镁合金，宽度大于1.5m，成形温度超过225，成形性能良好。镁合金车门内板比用钢板降重50%，比用铝板降重20%。国内某公司正在生产外钢、内镁结构的发动机罩盖，为奥迪A1配套。宝马公司最新展示了镁板后座椅靠背，利用镁板冲压、焊接而成，重量仅为5.45kg，而传统钢制靠背重11.5kg，减重50%。,镁合金的应用,90,一汽技术中心,蒂森克虏伯镁合金车顶模块，采用AZ31镁合金板材，重量仅为8.94kg，较之钢制结构减重62%。,镁合金的应用,91,一汽技术中心,镁合金的应用,图1,图2,图3,图4,图1 镁合金车顶内板加强板 图2 镁合金车门内板 图3 镁合金车门防撞梁 图4 镁合金中控面板,92,金属板材研究室：钢板 钢管 不锈钢 有色金属电话：9461-9466,一汽技术中心,93,谢 谢 ！,一汽技术中心,94,
