车身用超高强度钢板特性及应用实例

一、高强度钢板系列和钢板特性

1、高强度冷轧钢板

1.1开发理念

高强度冷轧钢板有高YR型（析出强化钢）、低YR型（DP钢）、高延性型（TRIP钢）、高λ型（D P钢、马氏体钢）等不同特性的钢类。

DP钢和马氏体钢是用水淬方式的连续退火设备（WQ-CAL）制造的，其特点有：

1）通过高精度组织控制制造TS780-1470MPa级高成型性钢板，满足高强度和高成型性的要求；

2）采用低C当量设计，使钢板具有良好的点焊性和抗延迟断裂性；

3）冷却的均匀性和前馈控制技术保证材质的稳定性。

WQ-CAL可以通过控制退火温度条件，对钢的组织形态（DP钢或马氏体钢）进行控制。并且通过对水淬温度和回火温度的控制，可以在很大范围内对DP钢中硬质第2相的体积分量和硬度进行控制，从而分别制造出多强度级别的、适用于不同用途的产品。

高强度钢板的另一个显著特点是，利用WQ-CAL可以将C及添加元素的含量降低到极限程度，从而保证钢板的强度和成型性并可保证超高强度钢板焊接区的良好质量。低C当量设计还可以提高单相马氏体超高强度钢板的抗延迟断裂性。

WQ-CAL对解决高强度钢板冲压回弹造成的部件尺寸精度不良问题十分有效。通过对快速均匀冷却的控制，可以抑制钢板板卷内的强度波动，获得在长度和宽度方向上强度、材质稳定均匀的产品。此外，利

用高精度控制成分的炼钢技术和对热轧到连续退火全工艺中强度波动因素进行控制，抑制了各钢卷之间的强度波动。

1.2高强度冷轧钢板系列产品

高强度冷轧钢板系列产品见表1。常规型TS590MPa级钢板纳入JFS标准的有3个类型的产品，适用于不同的成型性要求，现已得到广泛应用。780MPa级的高λ型钢板用于要求高拉伸凸缘性的座椅架，低Y R型钢板用于冲压胀出成型的车身框架。TRIP型钢板用于高拉伸成型部件。随着成型技术的进步，980MPa 级钢板今后将成为车身构架用高强度钢板的主要产品。980MPa级钢板很早就在汽车上得到应用，并不断扩大应用到保险杠R/F（加强件）、车门抗冲击梁、座椅架、车身框架等部件。车身框架主要采用低YR型钢板，这种钢板不仅有良好的延性和弯曲性等成型性，而且兼有良好的涂装耐蚀性和点焊性。座椅构架等部件主要采用El-λ匹配型和高λ型钢板。超高λ型钢板是为座椅构架机械结合法（TOX）组装工艺开发出的钢板，具有很好的扩孔性。TOX的特点是不易产生裂纹。1180MPa级钢板有低YR型和高λ型两个类别。低YR型钢板是在同等强度钢板中具有高伸长率的钢板，可进行冲压成型，因此在用于车门抗冲击梁时，进行冷冲压就可获得热冲压部件的性能，降低了制造成本。此外，由于利用前述的延迟断裂预测技术，可以避免1180MPa级钢板在使用中发生延迟断裂。

表1：JFE钢铁公司高强度冷轧钢板的力学性能

JFS：日本钢铁联盟标准R/F：加强件

1320MPa级和1470MPa级钢板是利用WQ-CLA设备制造出的TS最高级别钢板，钢板是单相马氏体组织，具有良好的弯曲性、焊接性和抗延迟断裂性，已经批量生产用于保险杠R/F和管状门柱。

2、高强度合金化热镀锌钢板（GA）

2.1开发理念

在推进汽车构架部件高强度化的同时，表面处理钢板的使用比例也不断增加，以延长防锈保证期。其中制造成本低廉、镀层较厚的高耐蚀性GA钢板得到广泛应用。车身下部的结构件应具有良好的耐蚀性，侧梁、下框、立柱等主要结构部件必须使用高强度GA钢板。这类部件中有许多是形状复杂的难成型部件，因此要求开发高强度、高成型性GA钢板。JFE钢铁公司开发出常规型高强度GA钢板和提高冲压性、胀出成型性的高El型高强度GA系列钢板，以及提高拉伸凸缘性和弯曲性的高El-λ型高强度GA系列钢板。高El型高强度GA系列钢板通过提高双相组织中铁素体相的加工硬化能，获得了优良的延性。高El-λ型高强度GA系列钢板通过提高双相组织中铁素体相的加工硬化能和组织结构的合理化，减小两相间的硬度差，提高了钢板的局部变形能、拉伸凸缘性和弯曲性。

2.2高强度合金化热镀锌钢板系列产品

JFE钢铁公司的高强度合金化热镀锌钢板系列产品见表2。系列产品的强度范围很宽，从590MPa级到1180MPa级。对应于不同的成型方式，有低YR型（常规）、低YR型（高El）、高El-λ型等类型产品。高强度GA钢板的TS与El、TS与λ的关系如图1。高El型钢板的总伸长率比同强度常规型钢板大3%-5%，与TS低一级的常规型钢板的延性相当。高El-λ型钢板的延性与高El型钢板相同，但扩孔率比常规型钢板高40%-50%，980MPa级、590MPa级高El-λ型钢板的拉伸凸缘性分别相当于590MPa级、440MPa级常规型钢板的拉伸凸缘性。用模拟汽车中柱冲压模具的试验模具对中柱成型性进行了评价，评价对象是TS980M Pa级GA钢板，钢板类型有常规型、高El型、高El-λ型，钢板的特性见表3。评价试验结果表明，常规型钢板冲压件的冲头肩部附近产生裂纹，而高El型钢板没有出现裂纹。常规型钢板冲压件上有起源于凸缘端面沿侧壁扩展的裂纹，而高El-λ型钢板没有出现裂纹。这样，根据成型方式选择适宜的高强度GA钢板是可以制作出难成型部件的。采用高强度GA钢板可以使车身结构件既具有防锈功能，又兼有抗冲撞功能。

表2：JFE钢铁公司高强度合金化热镀锌钢板（GA）的力学性能

表3：冲压成型试验用980MPa级超高强度合金化热镀锌钢板（GA）的力学性能

图1：高强度合金化镀锌板系列产品的抗拉强度、伸长率和扩孔率

二、高强度冷轧钢板、GA钢板的应用实例

图2是1180MPa级冷轧钢板制作的车门抗冲撞梁。由于钢板具有高延性，可以制成形状复杂的部件，用冷冲压部件替代热冲压部件，降低了制造成本。图3是滚压成型的1320MPa级钢板制作的保险杠R/F，1 320MPa级钢板是成型加工用的最高强度级别钢板。

图2：低YR型1180MPa级冷轧板制作的车门抗冲撞梁