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Ra=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。汽车性能
  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:
工序
控制目标
对最终性能的影响度
冶炼
超低碳,微合金化,钢质纯净
最大
热轧
细小均匀的铁索体晶粒,粗大稀疏的二相析出粒子
较大
冷轧
大的变形率
退火
粗大的再结晶铁素体晶粒,{111}再结晶织构
很大
热镀锌
粗大的再结晶铁素体晶粒,{111}再结晶织构
很大
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