汽车钣金常用的金属材料简介

1.2低合金高强度钢板 低合金高强度钢板的品种主要有含磷冷 轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢 板和高强度无间隙固溶冷轧钢板等。进行 车身设计时可根据板制零件的受力情况和 形状复杂程度来选择钢板品种。 含磷高强度冷轧钢板：这种钢抗拉强度 可达340～460MPa，比普通冷轧钢板提高 了15%～25%，其强度和塑性的平衡性较 好，即随着强度的增加伸长率和应变硬化 指数下降甚微，另外它的耐腐蚀性较好(比 普通冷轧钢板提高20%)，点焊性能也较好。

（一）、汽车钣金对金属材料的要求 在现代生活中，汽车既是工业、 农业乃至各行各业的最重要的交通运 输工具之一，也是人类日常生活中最 重要的活动工具之一。在使用过程中， 汽车往往在极其恶劣的环境中进行工 作，重载荷、高速度、高振动、高粉 尘，而且经常日晒雨淋，工作温度非 常悬殊，因而对汽车的钣金件特别是 钣金覆盖件，提出了较为严格的要求。

3、汽车材料的发展趋势 众所周知，要想保证汽车的安全和舒适就要增加 汽车车身的质量；要保证汽车的节能性和环保性就要降 低汽车车身的质量。从表面上看，这两方面是相互矛盾 的，但是在科学技术日新月异的今天，各种轻质材料的 开发与使用就很好的解决了这一问题，进而人们越来越 关注轻质材料了，轻质材料的生产工艺也越来越成熟了。 实践证明这些轻量化、高强度化、高防锈能力、好的加 工性能和减振性能的轻质材料不仅可以保证汽车的各项 性能要求又能有效地减轻汽车自身的质量。最新资料显 示，轻质材料的大量使用使得汽车自身质量与过去相比 减轻了20%～60%，预计在未来的10a内，轿车自身 质量还将继续减轻20%。

2、其他金属材料在汽车制造中的应用 2.1铝合金 与汽车用钢板相比，铝合金具有密度小(27g/cm3)、比 强度高、耐腐蚀、热稳定性好、易成型、可回收及再生等优点， 而且技术也较成熟。另外由于所有的铝合金都可以回收再生利 用，因此铝合金深受环保人士的欢迎。铝材料在汽车上的运用， 可以提高安全性，减轻车身质量。 由美国密歇根州铝业协会公布的2项研究表明：通过有选 择地采用铝材料不仅可以减轻车身的质量，而且可以提高其安 全性和燃料的使用效率。SUV车身设计中使用铝材料后，其性 能得到了提高，使用铝材料车身质量可以减轻40%，同时在 性能上，和传统使用钢材料能达到一致。因此铝质车身使SUV 成为大容量及轻质量的汽车，而这将适合新一代的“城市SUV” 性能要求。 (SUV指的是城市多功能车的英文(Sport Utility Vehicle)缩写意思，20世纪80年代起源于美国，是为迎合年 轻白领阶层的爱好而在皮卡底盘上发展起来的一种厢体车。离 地间隙较大，在一定的程度上既有轿车的舒适性又有越野车的 越野性能。)
本章完
第四章、汽车钣金常用的金属材料
本章知识点： (1)汽车钣金对金属材料的要求。 (2)常用金属材料机械性能、使用性 (3)常用金属材料在汽车上的应用

汽车钣金常用的金属材料有黑色 金属和有色金属两大类。由于性能及 价格的关系，在汽车车身钣金材料中， 黑色金属占90％以上，其他材料仅占 不到10％。我们了解汽车钣金用金属 材料，必须了解以下几方面内容： (1)汽车钣金对金属材料的要求。 (2)常用金属材料机械性能、使用性 能。 (3)常用金属材料在汽车上的应用。

2.3铝基复合材料 铝基复合材料质量轻、比强度高、比模 量高、抗热疲劳性能好及耐磨性好，是金 属基复合材料中应用最为广泛的一种材料。 例如，本田汽车公司开发成功的由不锈钢 丝增强的铝基复合材料的比强度和比模量 是基体铝合金的2倍，用这种材料制成的连 杆比起钢制连杆来，质量减轻了30%。

2.4钛合金 钛合金适用于制造悬架弹簧、气门弹簧和 气门。用钛合金制造板簧与用抗拉强度达 2100MPa的高强度钢相比，自重又能降低20%。 但使用钛合金时必须注意的一个问题是当合金强 度达到某一水平之后，疲劳强度对抗拉强度有逆 依存关系。低成本的钛合金被用于特殊汽车卷弹 簧的设计上，因为钛合金具有低密度，低弹性系 数和优良的抗腐蚀特性。例如，LCB弹簧能够像 钢质弹簧一样，旋紧相同的设备。钛金属的切割 系数也是钢的一半，故在弹簧尺寸上可以减小 20%。因此，LCB钛合金制成的弹簧可以替代 钢质弹簧使其质量上减轻40%。

1.3轻量化迭层钢板 迭层钢板与具有同样刚度的单层钢板相比， 质量减少了近43%。由于这种迭层钢板的隔热 防振性能良好，因此常用来制造发动机罩、行李 箱盖及车身底板等零部件。 1.4新型弹簧钢 新型弹簧钢主要是指汽车悬挂系统的弹簧 用钢。目前使用最广泛的钢板弹簧是硅钢。但有 一点值得注意的是由于其生产工艺发生了相应的 变化，含硅高的弹簧钢具有较高的脱碳倾向，因 此不能只追求高强度化，还要兼顾永久变形性、 疲劳强度及腐蚀环境下的疲劳寿命等因素，所以 说低硅或无硅弹簧钢的发展是今后变化的趋势。



2． 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变 形（永久变形）而不破坏的能力。 3． 硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前生 产中测定硬度方法最常用 的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头 在一定载荷下压入被测试 的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬 度值。 常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度 （HRA、HRB、HRC）和维氏硬 度（HV）等方法。


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4． 疲劳 前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属 在静载荷作用下的机械性能指 标。实际上，许多机器零件都是在循环载 荷下工作的，在这种条件下零 件会产生疲劳。 5. 冲击韧性 以很大速度作用于机件上的载荷称为 冲击载荷，金属在冲击载荷作用下 抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
(三)常用金属材料在汽车上的应用。


1.5微合金非调质钢 采用棒材和线材作原料的构件，多数加 工后需要进行调质热处理。微合金非调质 是指在钢中加入微 量的钒、钛、镍等元素，经过锻造或轧制 冷却后在铁素体和珠光体中析出碳化物或 碳氮化合物，这样在达到高强度和保证韧 性的同时又省去了调质处理，减少了热处 理工序和设备，避免热处理变形和淬火裂 纹造成废品，降低了能耗和成本。


(1)钣金材料必须有很好的压力加工性能， 保证钣金工件的顺利成形，即有很好的塑性。要 有在外力作用下产生永久变形而不被破坏的能力。 对于冷作零件来讲，要有良好的冷塑性，如汽车 车零件冲压件；对于热作零件来讲，要有良好的 热塑性，如热锻件弹簧钢板、热铆铆钉等。 (2)良好的可焊性。许多汽车钣金零件是通 过点焊、氧焊、弧焊或气体保护焊等方式熔焊在 一起的，所以要求钣金零件必须有良好的焊接性 能。


1．良好的机械性能 由于汽车在工作中经常处于高速、重 载、频繁的振动状态，所以对于汽车钣金 件，必须具有足够的强度、适宜的硬度、 良好的韧性以及良好的抗疲劳性能，以保 证汽车在正常运行中不变形、不损坏，以 满足运输的需要。 2．良好的工艺性能 在汽车制造与修理中，许多钣金结构件的 形状是非常复杂的，为了避免钣金工作的 困难，要求钣金材料必须有良好的工艺性 能，即：

从另外一角度讲，轻质材料的使用与发展也 带动了生产工艺的革新。例如：为使驱动系统齿 轮能满足高功率输出、轻量化和降低噪声等要求， 在钢铁材料的制造过程中采用了连续铸造法，用 这种方法生产出的钢材具有冷却速度快及成分偏 析少的优点，这种方法与制钢时真空脱气技术相 结合，可以满足对齿轮的强度要求。 当然，这些新型材料的使用也需要考虑成本 问题。例如，镁的比重只有铝的0.64，因此只 有将两者的价格差控制在1.7倍以下，才有可能 批量使用镁。钛合金的价格也非常高，这在一定 程度制约了它的使用。双相钢的生产加工工艺也 较复杂，因此它的价格也偏高。所以解决好成本 问题才能大规模使用这些新型的轻质材料。

1、高强度钢板的应用 普通低碳钢具有很好的塑性加工性能， 强度和刚度也能满足汽车车身的要求，因 此在车身上应用很广。但为满足汽车轻量 化要求，各种类型的高强度钢板在汽车用 钢板中的使用比例日益提高。

1.1结构用高强度钢板 传统汽车结构用高强度钢板是以添加各种 合金成分(如添加固溶强化型元素硅、锰等)而 成的固溶强化型钢板和析出强化型(如析出强化 型元素铌、钛等)钢板为主，是制造车体结构的 主要材料。它的特点是屈服点低、复合成分多， 其抗拉强度可达到440MPa，是普通低碳钢板的 2-3倍，同时它的深拉延性极好，可轧制成很薄 的钢板，因此是车身轻量化的重要材料，例如 原来用厚度1mm的钢板做侧面板，而采用高强度 钢板厚度可减到0.8mm，既能满足性能要求又能 大大降低车身的质量。由于可有效地减轻汽车 自身的质量，这种高强度钢板的使用已越来越 广泛，产品也在不断地升级。近年来，许多新 研发出的车型都采用了590MPa级甚至是980MPa 级的高强度钢板。

5．价格低廉，经济实用 对于汽车的任何构件，在满足工 作条件的情况下，都应考虑到经济性。 能用黑色金属的，不用有色金属；能 用有色金属的，绝不用贵重金属。汽 车钣金构件的寿命，应该与汽车其他 构件的寿命相适应。


（二）、汽车钣金材料的机械性能 金属材料的机械性能是指金属材料在外力作用下 所表现出来的性能。它主要包括强度、塑性、弹 性、硬度和疲劳等。 1．强度 强度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗 变形和破坏的能力。常用来衡量金属强度的指标 有屈服强度和抗拉强度。 1)屈服强度 屈服强度又称屈服极限。金属材料在外力 作用达到一定程度时，即使外力不再增加，而材 料的变形仍将继续，这种现象叫做“屈服”。

2.2镁合金 镁合金不仅是质量轻，而且与铝合金相 比，它的强度较高，同时镁合金还具有阻 尼性、导热性好、电磁屏蔽能力强及尺寸 稳定性好的特点，这些优良的性能使镁合 金在航空工业和汽车工业中得到了广泛的 应用。例如，有一种由镁合金制成的车门， 它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成， 每扇门的净重比传统的钢制车门轻10kg， 刚度却大幅提高了。

3．良好的化学稳定性 汽车覆盖件大都是在露天环境中 工作的，经常与水及蒸汽接触，特别 象消声器，经常在较高温度和腐蚀气 体下工作。这就要求钣金零件必须有 良好的化学稳定性，既要求在常温下 耐腐蚀，防锈能力强，又要求在高温 或太阳暴晒下不被腐蚀，不变形。