汽车钢板的性能要求及钢板种类

汽车钢板的性能要求及种类
总述：
常规车中各种钢材在汽车总重中所占比例为70%左右，其中钢板约占50%以上，优质钢（齿轮钢、轴承钢、弹簧钢等）占30%，型钢占6%，带钢占3%，金属制品及其它占1%。

汽车用钢材种类中主要是各类板带钢，按生产工艺不同，可分为热轧板（热轧薄板、中厚板）和冷轧板（普冷板、镀层板）；按钢板强度不同，可分为以IF钢（无间隙原子钢）为代表的具有超深冲性能的软钢系列和以TRIP（相变诱发塑性钢）钢为代表的高强度钢系列，通常深冲钢是铝镇静钢和无间隙原子钢，高强度钢和超高强度钢是低合金钢、DP钢（双相钢）、TRIP钢、TWIP钢（挛生诱发塑性钢）和马氏体钢等；按钢板性能区分，可分为深冲钢（IF）、烘烤硬化钢（BH）、低合金高强度钢（HSLA）、高强度钢（HS）、超高强度钢等；按加工方法分，可分为沸腾钢、铝镇静钢、镀锌钢板等；按组织结构和成分分类，有含磷钢、含铜钢、无间隙原子钢、双相钢、TRIP钢、马氏体钢等。

汽车板板厚范围一般为0.4~4.0mm，宽度为600~1950mm。

用量较大的厚度为1.0、0.8、0.75、0.7mm。

汽车板内部质量要求：⑴成分合理、均匀。

通过炼铁、炼钢过程对铁水、钢水成分控制，使S、P、N、O、H质量分数的总量低于1.0×10-4，低碳或超低碳的碳质量分数低于1.0×10-5，微合金化元素的质量分数控制在0.02%以内；⑵为保证优质高强度钢板的综合性能，热轧板带加工应采取控制冷却技术；⑶为保证冷轧产品的力学性能均匀，冷轧板的退火工艺要求严格；⑷镀层钢板应有良好的耐腐蚀性，如耐表面锈蚀能力、耐穿孔锈蚀能力。

汽车板工艺性能要求：良好的成型性能（大件冲压流线型），良好的焊接性能，良好的喷涂性（喷漆处理），高强性能（抵抗外力冲击），足够的抗凹陷性及刚度（吸收冲撞能量）。

汽车板表面质量要求：表面无缺陷，良好的表面清洁性，适当的粗糙度，最好在R a=0.6~1.5μm。

汽车板尺寸精度要求：厚度精度高（厚度为0.8mm、宽度为1500mm的冷轧汽车板，要求在3000m长度上的头尾厚度公差不得超过20μm，中部厚度不得超过7μm），板形良好，耐腐蚀性好。

无间隙原子钢：
又称IF（Interstitial free）钢，IF钢在成分上的特点是含碳量超低和微合金化，加入Ti和Nb之后，形成Ti和Nb的C、N化合物，钢中基本无C、N间隙原子，钢质洁净，使IF钢具有优越的深冲性能。

以IF钢为基础发展起来的深冲热镀锌IF钢板、深冲高强度IF钢板、深冲高强度烘烤硬化IF钢板（Bake Hardening Steel，简称BH钢）等系列，其所具备的易于成型的深冲性能使IF钢广泛应用于汽车外板、内板的制造。

IF钢按冲压级别可分为CQ商用级（伸长率36%~43%），DQ普通冲压级（伸长率42%~47%），DDQ深冲压级（伸长率43%~49%），EDDQ特深冲压级（伸长率47%~53%），Super-ED-DQ超深冲压级（伸长率52%~58%）。

IF钢工艺流程：铁水预处理→转炉冶炼→RH真空处理→连铸→热轧→冷轧→退火（热镀锌）。

热轧后的IF钢一般要再经冷轧进一步减薄厚度以利使用，冷轧后的IF钢可以经过三种方式完成再结晶过程：连续热镀锌、连续退火、罩式退火，其中经过连续热镀锌或连续退火生产的IF钢表面质量更好，性能更均匀。

IF钢生产各工序控制目标及性能的相关程度：
超低碳烘烤硬化钢：
又称BH（Back Hardening）钢，是一种具有优良的深冲性能和高的烘烤性能的汽车用钢板。

汽车制造完成后，要求各部件具有高的屈服应力和强度，以提高汽车覆盖件的抗凹性能。

然后钢板的成形性和抗凹陷性是一对矛盾，高强度钢板冲压成型性能差，加工时容易起皱，加工后容易回弹。

BH钢板在冲压成型前强度较低，在经过冲压成型和烘烤后，其屈服强度增加（一部分是加工硬化造成的、另一部分是烘烤硬化引起的），抗凹陷性加强，这些特性使BH钢板特别适合于汽车外板减薄加工。

BH钢板之所以有烘烤硬化特性是固溶强化作用的结果，在汽车板冲压、涂漆烘烤过程中，BH钢中固溶的碳、氮原子对由于形变诱发的位错有针轧作用，导致屈服强度增高。

烘烤硬化值（BH值）是衡量BH钢板烘烤硬化特性的指标，BH值指BH钢经过预变形、烘烤后屈服强度的提高值。

汽车制造用的烘烤硬化钢板的BH值通常要达到40Mpa。

过高的BH值自然生效差，过低的BH值抗凹陷性差。

适于生产BH钢的钢种主要有加P的铝镇静钢、超低碳加P铝镇静钢、超低碳加Nb或Ti 铝镇静钢。

BH钢工艺流程：铁水预处理→转炉冶炼→炉后精炼→连铸→均热炉（或加热炉）→粗轧→精轧→层流冷却（低温≤550℃）→卷取→酸洗→冷轧→连续退火（或罩式炉退火）→平整。

相变诱发塑性钢：
又称TRIP（Transformation Induced Plasticity）钢，是近年来为满足汽车工业对高强度、高塑性新型钢板的需求而开发的，是由铁素体、贝氏体、残余奥氏体组成的，也称TDP钢板、三相钢或复合钢。

在对TRIP钢进行进一步的加工变形之际，当变形累积至临界变形时，钢中的残余奥氏体开始逐渐向马氏体转变，随着变形程度的增加，钢中残余奥氏体逐渐全部转变为马氏体，从而使TRIP钢达到最强的相变强化效果。

TRIP钢的常温组织大致由50%~60%的铁素体、25%~40%的贝氏体（或少量马氏体）及5%~15%残余奥氏体组成。

其成分特征是低碳、低合金化、钢质纯净。

由于TRIP钢表现出的优越力学性能、良好成形性能和能量吸收能力使TRIP钢板成为汽车制造中的最佳材料，派以重要用途，如制作汽车的挡板、底盘部件、车轮轮辋、车门冲击梁等。

按生产工艺的不同，TRIP钢可分为热处理型冷轧TRIP钢板和热轧型热轧TRIP钢板。

热处理型冷轧TRIP钢板是采用临界加热、下贝氏体等温淬火的工艺方法来获取TRIP所需的大量残余奥氏体，而热轧型热轧TRIP钢板是通过控制轧制和控制冷却来获得大量的残余奥氏体。

挛生诱发塑性钢：
又称TWIP（Twinning Induced Plasticity）钢，是具备高强度、高塑性指标的汽车用钢。

这种新的钢种主要用于轿车车身的结构部件和底盘。

因其具有较高的强度和成型性，使用后可
使汽车的重量减少20%以上。

TWIP钢属高锰钢系列，其化学成分主要是Fe，通常需要添加25%`30%的Mn（也有添加到55%的）和少量Al和Si，也有再加入少量的Ni、V、Mo、Cu、Ti 、Nb等元素。

TWIP钢室温下的组织是稳定的残余奥氏体，在无外载荷情况下使用，其组织具有稳定性。

但是如果施加一定的外部载荷，由于应变诱导产生机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，显示非常优异的力学性能，高的应变硬化率、高的塑性值和高的强度。

TWIP钢强度最高可以达到800Mpa以上，延伸率最高可达到60%~95%，还具有高的耐冲击性能。

双相钢（铁素体-马氏体型）：
又称DP（Dual-phase Steel）钢，是由低碳钢和低碳低合金钢经临界区处理或控制轧制而得到的，它的室温组织是由软相（铁素体）和硬相（通常是马氏体）组成，其中马氏体的体积分数小于20%。

软的铁素体相通常是连续的，赋予该钢优良的塑性，当它变形时，其变形是集中在低强度的铁素体相，因而这种钢显示出很高的加工硬化率，是一种强度高、成形性好的新型冲压用钢。

在DP钢中的铁素体基础上，均匀分布的马氏体岛对铁素体具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散化、亚晶结构等强韧性作用，因此具有高强度、高韧性和高的硬化率等力学性能方面的优势，具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能，具有良好的焊接性能。

DP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，其合理的化学成分范围是：0.04%~0.07%C、0.8%~1.0%Mn、1.2%~1.5%Si、0.4%~0.5%Cr、0.33%~0.38%Mo、0.02%Al，以及尽可能低的S、P的含量。

强度主要级别有270、300、340、380、420、500、550、780Mpa，屈强比值在0.5左右。

DP钢的生产方法主要有热轧法和热处理法。

热轧法是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，最终得到符合体积分数比的双相组织；热处理法是将热轧后的板带重新加热到两相区并保温一段时间，然后以一定的速度冷却，得到规定体积比的铁素体加马氏体双相组织。

DP钢适合用于加工各种形状复杂、成型困难、强度要求高的产品，主要用来冲制轿车车体的纵横梁、保险杠、车门内外板、车体后盖板、车顶面板、车体各种框架、轮辋、轮辐、控制臂及各种安全零件等，可使汽车冲压件总重量减轻30%，是汽车制造中使用最多的一种钢板。

汽车用钢量（吨/辆）：
小型货车：1.606 中型货车：3.624 重型货车：9.164 轿车：0.8415 微型客车：0.722 小型客车：1.033 中型客车：2.551 大型客车：7.566 维修配件：0.156。