汽车用金属材料[1]

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三、高强度钢的简介
3、（BH）烘烤硬化钢
➢ 在冲压成形前具有较低的屈服强度和较好的成形性，通过冲压成形，产生应变强 化，随后油漆烘烤，产生烘烤硬化，从而得到冲压成形好、抗凹陷性能高的车身外 板。 ➢应变强化在多数钢种产生，烘烤硬化需要一定的条件才能形成。 ➢烘烤硬化的条件：严格控制钢中固溶C量，通常控制在10X10-6~20X10-6的范围。 ➢涂装烘烤后(相当于170℃保温20MIN的热处理)硬化。 ➢原理：在170℃保温热处理 过程中，固溶C与位错发生交互作用，C原子在位错线 上聚集，形成Cotterll气团，使钢板屈服强度上升，产生人工应变时效硬化效应。 ➢硬化效应不能太高，一般BH值在40~60Mpa.太高会在常温下自然时效。成形性变 差。
通用汽车公司和福特汽车公司用双相钢制造轮辐，除重量减轻11%外，疲劳寿 命也达到普碳钢的2倍。
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三、高强度钢的简介
1、IF钢（无间隙原子钢）
➢ 超深冲IF钢： 在含碳量小于0.01%的超低碳钢中，加入Ti或Nb,使钢中的C、N完全被固定成碳
、氮化合物，从而使钢中无间隙原子存在，得到较纯净的铁素体，改善钢板深冲特 性。材料延伸率能达到40%~50%。用于高成型零部件。
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四、先进高强度钢（AHSS）简介
2、相变诱导塑性（TransformationInducedPlastic简称TRIP）钢：
由复杂的铁素体、奥氏体、马式体组成的一种低碳高强度金属，应变诱 发残留奥氏体发生马氏体转变，马氏体相变时体积膨胀。对周围的铁素体发 生加工硬化、同时马氏体本身强度远高于奥氏体。实现高强度与延性的结合 。特别适合要求具有高的胀型情况。
8.18 4.78 1.33 1.36
2006 53.12
15.54
7.55 4.82 1.56 1.25
2007 \
\
\
\
\
\
2008 54.4
18.0
7.0
5.6 2.7 1.3
2009 54.1
16.5
5.4
7.9 3.5 \
中国汽车工业保持快速发展。2010年中国汽车产量和销售额均达到1800万 辆，居世界首位。同时，汽车用钢的研究和生产也取得了很大进步。最新统计数 字表明，2010年中国汽车用钢的产量大约为3800万吨。
析出强化
固溶+析出强化
组织强化（马氏体 系）(M+B系)
组织强化（贝氏体 系）
组织强化（残留γ型）
P P-Mn Si-Mn P-Mn Mn-P-Ti Mn-P-Ti,Nb
Mn- Nb Si-Mn-Nb
Mn-Ti;Si-Mn-P-Nb ； Cu,Ti
Mn-Si;Mn-Si-P Mn-Cr;Si-Mn-Nb
➢ 各向同性是指板材的△r值趋向于0，即△r=r0+r90-2r45→0, 一般△r控制在± 0.15。 ➢屈服强度级别有220Mpa、 260Mpa、 280Mpa、 300Mpa. ➢微合金元素控制和影响再结晶进行，获得细小铁素体晶粒和产生弥散化效果，实现材料 的低△r值。 ➢材料延伸率一般在30%~40%。 ➢主要用于车身外板高成型要求构件。
在国外，日本、美国已用双相钢制造多种汽车零件，日本新日铁、神户制铁、住 友金属等钢厂已为日本汽车工业生产了多种规格的热轧双相钢，用双相钢制造的车 轮成型性好，可提高构件的疲劳寿命。通用汽车公司和福特汽车公司用双相钢制造 轮辐，除重量减轻11%外，疲劳寿命也达到普碳钢的2倍。
日本NKK公司开发的热轧780Mpa级双相钢（DP钢）具有良好的成形性能和抗疲 劳性能，光滑试样的疲劳强度分别达到600Mpa。特别适合于制造卡车大梁。
在TRIP钢中，奥氏体的体积百分数、奥氏体的含碳量、合金元素的大小 和分布有关，也与发生相变时的应变量有关。 日本、欧美各国在TRIP钢的研究上做了大量的工作，高校与钢铁公司的优 化组合使该钢的研究和产业化进程发展迅速 ，德国高校曾对TRIP钢的强化 机制：如流变行为、应变硬化速率、速率敏感度等做过细致的工作，并且有 些研究成果已投入TRIP钢的生产工艺中。
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三、高强度钢的简介
4、（HSLA）高强度低合金钢
低合金钢以热轧为主，通过Nb、Ti、V等（与C、N形成的）微合金，微合金 加 剧奥氏体中 的析出，通过晶间铁素体的诱导成核技术可以细化铁素体晶粒。微合金 不仅能够产生强烈的析出强化作用，而且能实现显著的晶粒细化。
例：在薄板坯浇注和轧制过程中，含Ti第二相的析出可分为以下阶段：①浇注和 冷却凝固阶段：出现TiN 和Ti4C2S2液析和固相析出；②均热阶段：TiN 和 Ti4C2S2 颗粒粗化；③连轧阶段：奥氏体中出现应变诱导TiC析出；④层流阶段：TiC相间析 出；⑤打卷阶段：铁素体中TiC过饱和析出。
2001 59.02
15.63
12.65 4.12 1.29 1.06
2002 55.00
15.03
10.36 3.76 1.15 0.92
2003 52.35
15.51
9.11 4.69 1.08 1.38
2004 55.19
16.28
9.12 4.69 1.32 1.31
2005 52.37
15.88
各个阶段的析出对钢板性能有着多种影响。浇注液体中析出的大尺寸TiN对晶粒 细化和析出强化不产生影响。铸坯凝固后TiN和 Ti4C2S2可以在一定程度上细化晶粒， 但仅有很小的析出强化作用。在较低温度时，铁素体中TiC的相间析出和过饱和析出 都有显著的析出强化作用，是Ti微合金钢强度增加的主要来源。
工艺参数波动可能导致析出行为的变化，最终会导致产品性能的波动。现在已成 功研发Ti微合金钢薄板的浇注和轧制生产工艺和屈服强度为MPa –700MPa的高强度 和超高强度Ti微合金技术。
➢高强度IF钢 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。主要用于车身外板。 与IF钢相同，加入微合金化的Ti或Nb的基础上，通过固溶强化元素（P、Mn、B等
）强度可以强化到440Mpa,其延伸率达到35%~40%
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三、高强度钢的简介
2、（IS）冷轧各向同性钢
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概述
2010年我国汽车总产量达到1826万辆 , 汽车产量的快速增长已极大地推动 了对特钢的需求。我国汽车工业用钢材品种构成为:钢板40-60%，钢带5-7%， 特钢长材28-35%，钢管2-5%。特钢品种：碳结钢24-35%，合结钢30-35%，弹 簧钢24-27%，冷镦钢7-12%，易切钢3%，耐热钢1%。
特钢总量
29513.8 23950 6428.8 21.78
与2009年的产量比较，2010年合金钢总产量增长了15.17%，同 时钢的洁净度和质量已明显提高，优质钢的产量增长了34.35%。
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概述
十年间主要工业钢消耗量的变化，%
年份 建造（建筑） 机械制造 轻工业 汽车 造船 集装箱
低合金高强度钢，用于汽车纵梁板、耐磨罐体板、防弹板等。
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四、先进高强度钢（AHSS）简介
1、双相（Dual-Phase简称DP）钢：
从20世纪70年代发展起来的，由铁素体和马氏体组成，低碳冷成形高强度钢板、 低的屈服强度，高的初始加工硬化率，高成形性钢。 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，随着钢种性能和成型技术的进步，双相钢也被用 在汽车的内外板等零件上。
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二、汽车钢板材料的应用状况
3、欧美汽车钢板材料的应用情况
瑞典SSAB公司开发出的DOMEX系列特高强度钢板，铁素体为主要基体， 含少量珠光体，晶粒细小（达到13级），其屈服强度达到600-700Mpa。用于卡 车的车尾保险板、纵梁、横梁、发动机悬置支架及轿车的保险杠、车门防撞梁 及座椅支架等零件。
武钢生产的T52L含Ti大梁钢板主要用于东风汽车纵梁。武钢在生产含Ti钢方面 具有丰富经验，由于Ti可控制硫化物夹杂的形态及分布，并可改善钢板的焊接性 能，因此一旦含Ti钢板的性能波动得到控制，含Ti钢板比含Nb、V钢板更具优势。
攀钢利用钒资源丰富的优势，开拓了以钒作为微合金元素在生产汽车大梁钢 板上的应用，其产品在东风汽车(集团)公司和第一汽车(集团)公司的使用情况较好。
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一、汽车钢板材料的种类
1、汽车钢板材料的种类
汽车用钢板从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板
强度角度可划分为：
➢普通钢板（软钢板）---
≤210Mpa
➢低合金高强度钢板（HSLA）--
＞210Mpa ≤550 Mpa
➢普通高强度钢板（高强度IF钢、BH钢、含磷钢和IS钢等） ＞210Mpa ≤550 Mpa
川崎制钢公司开发的TS980Mpa级高强度钢板（CHLY980），是以铁素体为主相 的复合组织钢板，目前已应用于挡泥板、冲击梁等要求高冲击安全性的零件。
日本NKK公司开发的热轧780Mpa级双相钢（DP钢）和贝氏体析出强化钢（PH钢 ），具有良好的成形性能和抗疲劳性能，光滑试样的疲劳强度分别达到600Mpa和 640Mpa。特别适合于制造卡车大梁。
宝钢B510L板在1993年推出后，以其高的尺寸精度、纯净度、稳定的性能迅速 地成为国内大梁钢板市场的龙头。 目前各大钢厂均能生产抗拉610Mpa大梁板，宝钢开发出780DP大梁板。
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二、汽车钢板材料的应用状况
2、日本汽车钢板材料的应用状况
20世纪70年代，日本开始在汽车上应用高强度钢板，最早用于车身表面件，然 后才用到内部零件和结构件。目前日本悬架结构件和支撑件的强度已达8001000Mpa。