汽车用钢知识

营销人员学习交流资料技术中心：李会2011年06月02日主要内容1.中国汽车工业发展的特点2.汽车生产对钢板的技术要求3.轻量化的技术途径4.高强度金属材料的介绍5.高强度金属材料的应用6.涟钢汽车用钢的研发及标准7.冲压成形的影响因素8.未来的发展一、汽车工业发展的特点（1）、集中化程度逐步加大集中化程度逐步加大，四大集团产量快速增长（包括一汽集团、东风集团、上汽集团和长安集团），兼并重组的步伐加快，国际合资公司的产量占比例较大，市场竞争日益激烈。以2007年为例，四大集团的产量占全国汽车总产量的将近70%。（2）车型更新快、新车型的生命周期缩短，不断接近世界先进水平。中国轿车市场价格迅速下滑，价格持续下降、成本压力增加。比如：新车型的平均生命周期（3）汽车法规不断完善并与国际水平接轨目前实施的有：油耗法规（乘用车燃料消耗量的限制，轻型商用车燃料消耗量限值）排放法规（目前实施等同于欧Ⅱ法规，即将全面实现欧Ⅲ）碰撞安全法规（正碰、侧碰）（汽车侧碰的乘员保护，乘用车后碰燃油系统安全要求）汽车产品回收利用政策中国节能技术大钢汽车产业结构调整细则（4）国产自主品牌汽车开发力度加大，产量迅速提升目前奇瑞汽车公司、吉利汽车公司和长安汽车公司以及一汽轿车生产的自主品牌汽车品种迅速增多，产量迅速增加，出口量迅速增加。在中国汽车国际化的同时，自主品牌汽车与国外品牌和合资品牌相比其竞争能力迅速提升。2007年国产自主品牌乘用汽车超过120万辆。二、汽车生产对钢板的共同技术要求（1）、钢板的表面质量钢板冲制的汽车零件表面即为钢板的轧制表面，在汽车厂不对钢板表面进行任何加工，只对钢板冲制的车身进行磷化，阴极电泳底漆和喷面漆处理，钢板的表面缺陷经涂漆之后不会隐蔽，还会显现，特别是对轿车的表面零件如前后门外板、发动机和行李箱盖板、前、后、左、右翼子板和顶盖等零件对表面的要求更高。钢板表面要求无缺陷以外，还要求表面非常清洁，那些尘埃颗粒等表面赃物对冲压汽车零件都会形成表面缺陷。（2）、钢板的冲压性能钢板在汽车厂都是采用冲压成形工艺制成汽车零件，在冲压成形之后是否开裂决定于钢板的冲压性能，而钢板的冲压性能又决定于钢板的化学成分和钢材的冶炼、轧制和热处理工艺。比如汽车上的受力冲压件，如车架纵梁、横梁、车轮和刹车盘等多用热轧板冲制，这些钢板既要求强度又要求冲压性能。而热轧钢板的冲压性能与钢板中的硫化夹杂物的分布形态有关，硫化物成长条状分布，横向塑性显著降低，冲压零件时极易开裂，所以要通过加钛或稀土处理以改变硫化物的形态从而提高横向塑性，改善其冲压性能。汽车上的表面件，如载货汽车的驾驶室和轿车的车身多用冷轧薄板冲制，目前的设计越来越趋于流线型以减少风的阻力。原来用铝脱氧的镇静钢如中国的08ALZF级钢板、日本的SPCEN钢板和德国的STL405钢板都不能满足要求，随着冶金技术的发展，只有超低碳、超深冲的无间隙原子钢板（IF钢）具有很好的冲压性能，满足汽车工业发展的需要。（3）、钢板的各项性能稳定钢板的强度性能影响冲压零件后的回弹量，强度波动范围大，冲压零件的回弹量波动范围大，零件尺寸变动范围大，影响零件的装配。同样，钢板的厚度公差范围要小，厚度公差大也会影响冲压性能和冲压零件的回弹量。总之，只有钢板的性能波动范围小，厚度公差小才能使大批量、流水式的冲压生产稳定。HighPerformance高性能LowCost低成本EasyFabrication易加工总体目标：三、轻量化的技术途径汽车的轻量化(LightweightofAutomobile)，就是在保证汽车的强度\刚度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量。有研究数字显示，若汽车整车质量降低10％，燃油效率可提高6％—8％；若滚动阻力减少10％，燃油效率可提高3％；在城市中行驶的汽车，其重量占燃油消耗量的23%。轿车汽车车身约占汽车总质量的30％，空载情况下，约70％的油耗用在车身质量上。因此，车身变轻对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性、碰撞安全性都大有意义。故轻量化是提高汽车的动力性、减少燃料消耗、降低排放、改善汽车燃料经济性的有效途径。轻量化轻量化技术途径产品结构优化非金属材料应用高强度金属材料应用新工艺应用轻质合金材料应用四、高强度金属材料的介绍•IF:无间隙原子钢•Mild:低碳铝镇静钢•HSSIF:高强度IF钢•BH:烘烤硬化钢•IS:各向同性钢•CMn：碳锰钢•HSLA:高强度低合金钢•DP:双相钢•CP：复相钢•TRIP:相变诱发塑性钢•Mart：马氏体钢•TWIP：孪晶诱发塑性钢•Stainless：不锈钢•Bsteel：热冲压用钢TRIP延伸率(%)屈服强度(MPa)01020304050607004006001000MildHSSIFHSLADP,CPBHCMn200800ISMART1200IF高强度钢板超高强度钢板550MPa软钢210MPaTWIPStainlessBsteelTRIP延伸率(%)屈服强度(MPa)01020304050607004006001000MildHSSIFHSLADP,CPBHCMn200800ISMART1200IF高强度钢板超高强度钢板550MPa软钢210MPaTWIPStainlessBsteel•IF:无间隙原子钢•Mild:低碳铝镇静钢•HSSIF:高强度IF钢•BH:烘烤硬化钢•IS:各向同性钢•CMn：碳锰钢•HSLA:高强度低合金钢•DP:双相钢•CP：复相钢•TRIP:相变诱发塑性钢•Mart：马氏体钢•TWIP：孪晶诱发塑性钢•Stainless：不锈钢•Bsteel：热冲压用钢TRIP延伸率(%)屈服强度(MPa)01020304050607004006001000MildHSSIFHSLADP,CPBHCMn200800ISMART1200IF高强度钢板超高强度钢板550MPa软钢210MPaTWIPStainlessBsteelTRIP延伸率(%)屈服强度(MPa)01020304050607004006001000MildHSSIFHSLADP,CPBHCMn200800ISMART1200IF高强度钢板超高强度钢板550MPa软钢210MPaTWIPStainlessBsteel强塑积(Pa%)=抗拉强度x全部延伸率定义：第1代第3代第2代第1代：1.5GPa%第2代：6GPa%（成本太高）第3代：2-5GPa%（以第1代的成本获得接近第3代的性能）第1代钢强塑积低的原因是其加工硬化主要受位错机制控制，在其强度提高时其位错密度也相应增加，造成加工硬化速率及塑性下降。•第2代钢强塑积高的原因是其加工硬化机制除了位错增殖机制外还有来自孪晶的贡献。•因此第3代钢必须具备多加工硬化机制的特征同时具有超高强度基体组织。五、高强度金属材料的应用M3商用车的车架：采用屈服强度500MPa级高强度与传统材料16MnL相比，屈服强度提高43%，疲劳强度提高44%；使车架减重300kg左右。采用屈服强度700MPa级超高强度钢板,纵梁减重达23%。商用车车架用钢16MnL500L700L900L（1）中国一汽集团：传动轴管制造工艺条件不变的条件下，采用屈服强度700MPa级热轧钢板代替传统400MPa级的热轧钢板，实现减重20%以上，现已批量应用。高强度传动轴管钢板弹簧2002年，研制成功50CrMnVA弹簧扁钢新材料和少片簧制造新工艺；50CrMnVA弹簧新材料少片簧具有高疲劳性能，弹簧降重30%；2005年，成功研制FAS3550弹簧扁钢新材料，应用于主、辅一体少片簧，降重50%。FAS3550弹簧扁钢新材料少片簧高淬透性钢板弹簧材料应用随着重型商用车的开发，钢板弹簧的载荷逐步增加，簧片由90年代前的最大13mm厚多片簧，也逐步增加到24mm厚多片簧、50mm厚少片簧，对钢板弹簧的淬透性提出了更高要求，相应的开发出50CrMnVA、FAS3550钢板弹簧新材料，为钢板弹簧轻量化做出极大贡献。高淬透性低淬透性中淬透性1953年2002年2005年60Si2MnA50CrVA50CrMnVAFAS3550淬透性桥壳用钢1956~1985年以前，采用可锻铸铁桥壳，性能约为350MPa；1985～1997年以后，采用QT400-15，性能约为400MPa；1997～至今QT450-10，性能约为450MPa；2001年开发了冲焊桥壳，性能约为500MPa以上；2004年开发了内胀桥壳，性能约为800MPa；2009年重型车采用QT600-5桥壳。（2）中国东风集团：部件名称主要部件用钢强度水平车身270（软钢）～550MPa车厢梁510～750MPa车架440～750MPa车轮330～650MPa商用车主要钢制零部件用材情况东风6X4牵引车部件措施效果(kg)燃油箱采用铝合金油箱，且采用350L,油箱托架优化-53进气系统塑料空滤外壳-15排气系统消声器电瓶框支架合并-39车架及车架总成300X90X8（单大梁局部加强）3200+1300车架后导轨降32kg-219平衡悬架总成改多片簧为少片簧，并增加横向稳定杆-100车轮高强度钢-210备胎架组备胎架改为备胎钩-18制动系统贮气筒支架合并及改为铝合金贮气筒-60中后轮挡泥板挡泥板由整体改为分段式-39☆东风新型6X4牵引车减重率9.3%主要部件轻量化措施与效果钢板性能要求1、足够的强度、外表面零件应具有良好的表面质量、抗凹陷性能，耐腐蚀性能；2、良好的成形性、点焊性及涂装性等工艺性能。用材基本情况零件种类材料类别一般冲压件CQ~DQ级软钢冷板\酸洗板深冲件DDQ~EDDQ级软钢冷板\烘烤硬化板超深冲件SEDDQ级软钢冷板梁类\加强件高强度板驾驶室用钢板要求及基本用材情况钢板性能要求1、具有足够强度、抗疲劳性能；2、具有良好的冷弯性能。用材基本情况零件种类材料类别纵梁510--800MPa级大梁板横梁510--600MPa级大梁板支架类510MPa级大梁板\440MPa级别低合板\热轧普碳板\酸洗板车架用钢要求及基本用材情况钢材性能要求用材基本情况零件种类材料类别梁类零件510--700MPa级大梁板地板普碳钢板支架普碳板\热轧结构板\酸洗板1、具有足够强度、良好疲劳性能。2、良好的冷弯性能、焊接性能。车箱用钢要求及基本用材情况钢板性能要求用材基本情况零件种类材料类别轮辐普碳板--590MPa级专用钢轮辋普碳板--440MPa级专用钢1、具有足够强度、抗疲劳性能；2、具有良好的焊接性能、冲压性能。车轮用钢要求及基本用材情况钢板性能要求用材基本情况零件种类材料类别壳体440--510MPa级专用钢后盖普碳钢--510MPa级专用钢1、具有足够强度、抗疲劳性能；2、具有良好的焊接性能、冲压性能；车桥壳体用钢要求及基本用材情况（3）DPCA公司：级别软钢DOUX高强钢HLE特高强钢THLE超高强钢UHLERp0.2（MPa）≦210210-350350-550≧550根据钢板的屈服强度分为软钢及高强度钢板。软钢：屈服强度Rp0.2≤210Mpa的钢板高强度钢板：屈服强度Rp0.2＞210Mpa的钢板超低碳高强度板:H220YD+Z、H260YD+Z低合金高强度板：H300LAD+Z、H340LAD+Z、H380LAD+Z双相钢板（DP钢）：DP450、DP590、DP780、DP980、DP1180烘烤硬化钢板（BH钢）：H220BD+Z含磷高强度板：H220PD+Z、H260PD+Z铁素体贝氏体钢(FB)：HR45、HR60复相钢：CP1000热成型板：22MnB5马氏体钢板：M1200DPCA主要用高强度板：铁素体贝氏体钢的应用：主要牌号：（热轧板,GI或裸板）：典型应用：前悬挂支架（HR45G10/102.2）某车型千斤顶后导向加强板(HR60G10/102.2)Rp0.2RmA80HR45(FB45)320-380450-510≥25HR60(FB60)460-430560-640≥1710级以上螺母板（HR45G10/10）特点：1.良好的扩