1、營銷人員學習交流資料,技術中心：李會 2011年06月02日,主要內容,中國汽車工業(yè)發(fā)展的特點 汽車生產對鋼板的技術要求 輕量化的技術途徑 高強度金屬材料的介紹 高強度金屬材料的應用 漣鋼汽車用鋼的研發(fā)及標準 沖壓成形的影響因素 未來的發(fā)展,一、汽車工業(yè)發(fā)展的特點,（1）、集中化程度逐步加大 集中化程度逐步加大，四大集團產量快速增長（包括一汽集團、東風集團、上汽集團和長安集團），兼并重組的步伐加快，國際合資公司的產量占比例較大，市場競爭日益激烈。 以2007年為例，四大集團的產量占全國汽車總產量的將近70%。,（2）車型更新快、新車型的生命周期縮短，不斷接近世界先進水平。中國轎車市場價格迅速下

2、滑，價格持續(xù)下降、成本壓力增加。比如：,新車型的平均生命周期,（3）汽車法規(guī)不斷完善并與國際水平接軌 目前實施的有： 油耗法規(guī)（乘用車燃料消耗量的限制，輕型商用車燃料消耗量限值） 排放法規(guī)（目前實施等同于歐法規(guī)，即將全面實現(xiàn)歐） 碰撞安全法規(guī)（正碰、側碰）（汽車側碰的乘員保護，乘用車后碰燃油系統(tǒng)安全要求） 汽車產品回收利用政策 中國節(jié)能技術大鋼 汽車產業(yè)結構調整細則,（4）國產自主品牌汽車開發(fā)力度加大，產量迅速提升 目前奇瑞汽車公司、吉利汽車公司和長安汽車公司以及一汽轎車生產的自主品牌汽車品種迅速增多，產量迅速增加，出口量迅速增加。在中國汽車國際化的同時，自主品牌汽車與國外品牌和合資品牌相比其

3、競爭能力迅速提升。2007年國產自主品牌乘用汽車超過120萬輛。,二、汽車生產對鋼板的共同技術要求,（1）、鋼板的表面質量 鋼板沖制的汽車零件表面即為鋼板的軋制表面，在汽車廠不對鋼板表面進行任何加工，只對鋼板沖制的車身進行磷化，陰極電泳底漆和噴面漆處理，鋼板的表面缺陷經涂漆之后不會隱蔽，還會顯現(xiàn)，特別是對轎車的表面零件如前后門外板、發(fā)動機和行李箱蓋板、前、后、左、右翼子板和頂蓋等零件對表面的要求更高。 鋼板表面要求無缺陷以外，還要求表面非常清潔，那些塵埃顆粒等表面贓物對沖壓汽車零件都會形成表面缺陷。,（2）、鋼板的沖壓性能 鋼板在汽車廠都是采用沖壓成形工藝制成汽車零件，在沖壓成形之后是否開裂決

4、定于鋼板的沖壓性能，而鋼板的沖壓性能又決定于鋼板的化學成分和鋼材的冶煉、軋制和熱處理工藝。 比如汽車上的受力沖壓件，如車架縱梁、橫梁、車輪和剎車盤等多用熱軋板沖制，這些鋼板既要求強度又要求沖壓性能。而熱軋鋼板的沖壓性能與鋼板中的硫化夾雜物的分布形態(tài)有關，硫化物成長條狀分布，橫向塑性顯著降低，沖壓零件時極易開裂，所以要通過加鈦或稀土處理以改變硫化物的形態(tài)從而提高橫向塑性，改善其沖壓性能。 汽車上的表面件，如載貨汽車的駕駛室和轎車的車身多用冷軋薄板沖制，目前的設計越來越趨于流線型以減少風的阻力。原來用鋁脫氧的鎮(zhèn)靜鋼如中國的08ALZF級鋼板、日本的SPCEN鋼板和德國的STL405鋼板都不能滿足要

5、求，隨著冶金技術的發(fā)展，只有超低碳、超深沖的無間隙原子鋼板（IF鋼）具有很好的沖壓性能，滿足汽車工業(yè)發(fā)展的需要。,（3）、鋼板的各項性能穩(wěn)定 鋼板的強度性能影響沖壓零件后的回彈量，強度波動范圍大，沖壓零件的回彈量波動范圍大，零件尺寸變動范圍大，影響零件的裝配。同樣，鋼板的厚度公差范圍要小，厚度公差大也會影響沖壓性能和沖壓零件的回彈量?？傊?，只有鋼板的性能波動范圍小，厚度公差小才能使大批量、流水式的沖壓生產穩(wěn)定。,總體目標：,三、輕量化的技術途徑,汽車的輕量化(Lightweight of Automobile)，就是在保證汽車的強度剛度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質量。有研究數(shù)字

6、顯示，若汽車整車質量降低10，燃油效率可提高68；若滾動阻力減少10，燃油效率可提高3；在城市中行駛的汽車，其重量占燃油消耗量的23%。轎車汽車車身約占汽車總質量的30，空載情況下，約70的油耗用在車身質量上。因此，車身變輕對于整車的燃油經濟性、車輛控制穩(wěn)定性、碰撞安全性都大有意義。故輕量化是提高汽車的動力性、減少燃料消耗、降低排放、改善汽車燃料經濟性的有效途徑。,輕量化,輕量化技術途徑,產品結構優(yōu)化,非金屬材料應用,高強度金屬材料應用,新工藝應用,輕質合金材料應用,四、高強度金屬材料的介紹,第三代汽車用鋼,強塑積(Pa%) = 抗拉強度 x 全部延伸率,定義：,TWIP,AUST SS,第1

7、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代的成本獲得接近第3代的性能）,第1代鋼強塑積低的原因是其加工硬化主要受位錯機制控制，在其強度提高時其位錯密度也相應增加，造成加工硬化速率及塑性下降。,第2代鋼強塑積高的原因是其加工硬化機制除了位錯增殖機制外還有來自孿晶的貢獻。 因此第3代鋼必須具備多加工硬化機制的特征同時具有超高強度基體組織。,五、高強度金屬材料的應用,M3,商用車的車架：采用屈服強度500MPa級高強度與傳統(tǒng)材料16MnL相比，屈服強度提高43%，疲勞強度提高44%；使車架減重300kg左右。采用屈服強度700MP

8、a級超高強度鋼板,縱梁減重達23% 。,商用車車架用鋼,（1）中國一汽集團：,傳動軸管,制造工藝條件不變的條件下，采用屈服強度700MPa級熱軋鋼板代替?zhèn)鹘y(tǒng)400MPa級的熱軋鋼板，實現(xiàn)減重20%以上，現(xiàn)已批量應用。,高強度傳動軸管,鋼板彈簧,2002年，研制成功50CrMnVA彈簧扁鋼新材料和少片簧制造新工藝； 50CrMnVA彈簧新材料少片簧具有高疲勞性能，彈簧降重30% ； 2005年，成功研制FAS3550彈簧扁鋼新材料，應用于主、輔一體少片簧，降重50%。,FAS3550彈簧扁鋼新材料少片簧,高淬透性鋼板彈簧材料應用,隨著重型商用車的開發(fā)，鋼板彈簧的載荷逐步增加，簧片由90年代前的最

9、大13mm厚多片簧，也逐步增加到24mm厚多片簧、50mm厚少片簧，對鋼板彈簧的淬透性提出了更高要求，相應的開發(fā)出50CrMnVA、FAS3550鋼板彈簧新材料，為鋼板彈簧輕量化做出極大貢獻。,橋殼用鋼,19561985年以前，采用可鍛鑄鐵橋殼，性能約為350MPa；19851997年以后，采用QT400-15，性能約為400MPa；1997至今QT450-10，性能約為450MPa；2001年開發(fā)了沖焊橋殼，性能約為500MPa以上；2004年開發(fā)了內脹橋殼，性能約為800MPa；2009年重型車采用QT600-5橋殼。,（2）中國東風集團：,商用車主要鋼制零部件用材情況,東風6X4牽引車,

10、東風新型6X4牽引車 減重率9.3%,主要部件輕量化措施與效果,鋼板性能要求,1、足夠的強度、外表面零件應具有良好的表面質量、抗凹陷性能，耐腐蝕性能； 2、良好的成形性、點焊性及涂裝性等工藝性能。,用材基本情況,駕駛室用鋼板要求及基本用材情況,鋼板性能要求,1、具有足夠強度、抗疲勞性能； 2、具有良好的冷彎性能。,用材基本情況,車架用鋼要求及基本用材情況,鋼材性能要求,用材基本情況,1、具有足夠強度、良好疲勞性能。 2、良好的冷彎性能、焊接性能。,車箱用鋼要求及基本用材情況,鋼板性能要求,用材基本情況,1、具有足夠強度、抗疲勞性能； 2、具有良好的焊接性能、沖壓性能。,車輪用鋼要求及基本用材情

11、況,鋼板性能要求,用材基本情況,1、具有足夠強度、抗疲勞性能； 2、具有良好的焊接性能、沖壓性能；,車橋殼體用鋼要求及基本用材情況,（3）DPCA公司：,根據(jù)鋼板的屈服強度分為軟鋼及高強度鋼板。 軟鋼：屈服強度Rp0.2 210Mpa的鋼板 高強度鋼板：屈服強度Rp0.2 210Mpa的 鋼板,超低碳高強度板: H220YD+Z 、 H260YD+Z 低合金高強度板：H300LAD+Z、 H340LAD+Z、 H380LAD+Z 雙相鋼板（DP鋼）：DP450 、 DP590、 DP780、 DP980、DP1180 烘烤硬化鋼板（BH鋼）：H220BD+Z 含磷高強度板：H220PD+Z、H

12、260PD+Z 鐵素體貝氏體鋼(FB)：HR45、HR60 復相鋼：CP1000 熱成型板：22MnB5 馬氏體鋼板：M1200,DPCA主要用高強度板：,鐵素體貝氏體鋼的應用：,主要牌號： （熱軋板,GI或裸板）：,典型應用： 前懸掛支架 （HR45G10/10 2.2） 某車型千斤頂后導向加強板(HR60 G10/10 2.2),10級以上螺母板 （HR45 G10/10）,特點： 1.良好的擴孔性 2.良好的疲勞性能 3.優(yōu)異的抗侵入性能和吸能性,HR45 2010年訂購量達到了4260噸,DP鋼板的應用：,某車型右左頂蓋弧 （DP450G10/10 1.17）,某車型后門側放撞加強板（

13、DP600 G10/10 1.8）,某車型后縱梁DP780 G7/7 1.5mm,主要牌號：,特點：1.良好的成型性和更高的強度 2.BH現(xiàn)象 3.良好的碰撞吸能性,BH鋼板的應用：,主要牌號： E180BH（H180BD+Z） E220BH（H220BD+Z）,某車型門外板 H220BD+Z 0.8,某車型機罩外板 H180BD+Z 0.7,超高強鋼板的應用：,CP1000 G10/10DP1000 DP1180 EZ7.5/7.5M1200 EZ7.5/7.5,某車型車門限位器殼體加強板CP1000 G10/10 2.0 后保險杠 DP 1000 1.2 車門里板加強筋板 M1200 EZ

14、7.5/7.5 2.0,DPCA某車型前托架 HR60（2-3.5mm 12 pieces） TRIP800 EZ 10/0（1.8mm）,DPCA某車型后橫梁 HR60（2-6mm 6 pieces） M1000 HR45（3mm）,除了車身沖壓零件外，高強度鋼板在DPCA底盤零件上也得到了廣泛應用,熱成型鋼板的應用：,主要牌號： 22MnB5 AS23/23 DPCA使用的熱成型板基本全部為AlSi涂層板,右左中立柱加強板 22MnB5 AS23/23 1.76,左/右前立柱加強板 22MnB5 AS23/23 1.76,T9,T9,（4）奇瑞汽車：,六、漣鋼汽車用鋼的研發(fā),（1）與武鋼的

15、差異：,（2）汽車大梁鋼板：,鋼的牌號由“漣鋼”首位大寫字母LG、抗拉強度下限規(guī)定值和漢語拼音“梁”首位字母L三個部分組成。 例如：LG510L LG 漣鋼 510 抗拉強度的下限規(guī)定值，單位為N/mm2 L 汽車縱、橫梁,鋼板和鋼帶的尺寸范圍（單位：mm）,目前有客戶在發(fā)展長度超過12m的車架。,鋼板和鋼帶的厚度允許偏差（單位：mm）,鋼板和鋼帶的寬度允許偏差（單位：mm）,鋼的牌號和化學成分,注明：a、在保證性能的前提下，為改善鋼的性能，可加入Ti,V,Nb和稀土元素(RE)，加入方式，可有選擇的加入一種或同時加入幾種。但Ti、V、Nb總含量應小于或等于0.25%,稀土元素(RE)加入量應

16、小于或等于0.02%。 b、各牌號鋼的Ni、Cr、Cu殘余元素含量，各不大于0.30，供方若能保證可不作分析。 C、成品鋼板和鋼帶化學成分的允許偏差應符合GB/T 222的規(guī)定,鋼板和鋼帶的力學性能和工藝性能,拉伸試樣都為橫向試樣。,a、厚度不小于6mm的鋼板和鋼帶應進行沖擊試驗，厚度不小于12mm試樣尺寸為10mm10mm55mm。厚度為6mm12mm的試樣尺寸為7.5mm10mm55mm或5mm10mm55mm，其試驗結果應不小于規(guī)定值的75%或50%。,b、沖擊試驗按一組3個試樣單值的算術平均值計算，允許其中1個試樣的檢驗值低于規(guī)定值，但是不得低于規(guī)定值的70%。如果沒有滿足上述要求，在

17、同一抽樣產品再取3個試樣進行試驗，先后6個試樣的平均值不得低于規(guī)定值，允許有2個試樣低于規(guī)定值，但其中1個不得低于規(guī)定值的70%。,性能注明：,1、鋼板和鋼帶的晶粒度和帶狀組織要求如下，如供方能保證，可不進行檢驗。 1.1、厚度不大于8.0mm的鋼板和鋼帶晶粒度應不小于8級；厚度大于8.0mm的鋼板和鋼帶晶粒度應不小于7級；其相鄰級別不得超過三個級別。 1.2、鋼板和鋼帶的帶狀組織應不大于2級；大于2級但不大于3級的鋼板和鋼帶也可交貨。 2、鋼板和鋼帶表面不得有裂紋、氣泡、夾雜、結疤、折疊和明顯的劃痕。鋼板和鋼帶不得有分層。表面如有上述缺陷，允許清理，其清理深度不得超過鋼板厚度允許公差之半。其

18、他缺陷允許存在，但其深度或高度不得超過鋼板鋼帶厚度允許公差之半。 3、在鋼帶連續(xù)生產的過程中，局部的表面缺陷不易發(fā)現(xiàn)并去除，因此允許帶缺陷交貨，但有缺陷部分不得超過每卷鋼帶總長度的6。,附加注明：,車輪材料的發(fā)展歷程：,在國內汽車發(fā)展的幾十年中，車輪用鋼輪輞主要為傳統(tǒng)的熱軋型材鋼，輪輻主要是Q235。近幾年，隨著公路的快速發(fā)展，車輛安全性能、舒適性能不斷提高，無內胎深槽滾型車輪被廣泛應用到各種車輛中，因此，鋼材品種有所變化，原來也僅局限于從傳統(tǒng)的適合車輪加工的鋼材中選擇，如SPHC、08AL、SS330、Q235、SS400等。近幾年，鋼廠和車輪專業(yè)廠家才關注起車輪專用鋼材的開發(fā)，逐步開發(fā)出各

19、種系列的專用鋼，如寶鋼、本鋼的330CL、380CL、420CL、490CL等等，強度不斷的升級：但隨著對整車的要求不斷提高及出口市場份額的增加，現(xiàn)有的鋼材仍然不能滿足輕量化和高強度的要求，仍然需要開發(fā)研制更高強度等級的材料，以滿足日益發(fā)展的市場需求。經過實際應用及試驗檢測，目前這些鋼種仍然不能滿足歐美市場對產品的輕量化高強度的要求。,（3）汽車車輪用鋼,高強度鋼板在車輪生產中的應用前景：,高強度鋼板由于強度高，在實際成型過程中，很容易產生裂紋和回彈。尤其是無內胎深槽輪輞滾型過程中特別容易出現(xiàn)微裂紋，焊接性能差，如回彈特別大的鋼板，因輪輻安裝平面度差，繼而會影響到車輪跳動等技術要求。這些都是必

20、須注意和需要解決的技術難題。不久的將來，加工工藝流程、工裝設備、加工手段等也需要進一步改進和完善，將會發(fā)生深具影響的技術革命。,與歐美日商用車車輪普遍實現(xiàn)的無內胎化(在西歐已接近100%，美國90%以上，日本55%以上)不同，我國到目前為止只有部分高檔客車和卡車使用了無內胎滾型車輪，而數(shù)量眾多的卡車均采用有內胎的型鋼車輪；因此，我國的商用車車輪制造商的絕大部分產能為型鋼車輪。近年來，中國高速公路發(fā)展迅猛，國家對超限超載的查處力度日益加強，車輪出口市場的不斷擴大，另外，國家發(fā)改委擬訂的輪胎工業(yè)產業(yè)政策，支持子午線輪胎的發(fā)展，限制斜交胎擴大規(guī)模和兩者價格的無限接近，型材車輪必將被無內胎深槽輪輞所代

21、替，給了高強度鋼制車輪的發(fā)展提供了很好的機遇。,車輪主要是由輪輻和輪輞兩個零件組成。輪輻生產的關鍵工序是三次拉延成形，因此要求鋼板必須具有良好的拉延成形性能；輪輞生產的關鍵工序是對焊和焊接后的三次滾壓成形及隨后的擴張精整，要求鋼板具有良好的焊接性能、熱影響性能以及滾壓成形性能。,輪輻和輪輞的工藝,輪輻的生產工藝，經過實驗數(shù)據(jù)顯示：鋼的金相組織為鐵素體+珠光體，屈服強度很低時（280MPa），沒有控制硫化物形態(tài)的鋼板，在沖壓成形時都不會開裂；屈服強度在280-400 MPa的鋼板，如果沒有控制硫化物夾雜的開裂現(xiàn)象顯著增加；屈服強度400MPa時，沖壓時都會開裂。,評價輪輞用鋼板的工藝性能需要通過

22、試驗了解在對焊焊縫處和熱影響區(qū)的塑性變形能力。主要進行的是側面彎曲試驗（焊縫中心加載荷直到開始產生裂紋時的塑性）和平面彎曲試驗（壓膜成400角時查看裂紋）。,車輪用鋼的強度檢測要求：,車輪用鋼除了滿足生產要求的工藝性能外，其強度性能還必須滿足車輪用鋼的使用性能，使用性能通過室內軸向彎曲疲勞試驗、徑向疲勞試驗、落重沖擊試驗和道路試驗等方法來評定。,、軸向彎曲疲勞試驗是將車輪固定，通過與車輪配合的中心軸對車輪施加一個離心力矩，然后軸做高速旋轉，記錄直到疲勞斷裂的循環(huán)次數(shù)；軸向彎曲疲勞試驗的疲勞裂紋的萌生、擴展至斷裂的過程都發(fā)生在輪輻上，所以軸向疲勞試驗可以測定鋼材各項指標如化學成分、力學性能、鋼板

23、的厚度和表面情況等對輪輻疲勞性能的影響。,、徑向疲勞試驗是模擬汽車在行駛狀態(tài)下，車輪在承載的情況受到循環(huán)力的作用時的破壞情況，試驗裝置如圖1.2。轉轂以一定的速度旋轉，裝有輪胎的車輪以一定的載荷壓在轉轂上，轉轂的旋轉帶動車輪旋轉，進行車輪的徑向疲勞試驗。徑向疲勞試驗主要是評價輪輞在交變側向力的作用下的疲勞性能。,、汽車在形式時都會遇到障礙物引起的沖擊，輪輞在受沖擊時不能變形、輪胎漏氣等。所以車輪必須要做落重沖擊性能檢測。 、道路試驗主要是考驗車輪的設計、選用材料和制造質量等是否符合使用要求（屬于制造方）。,漣鋼車輪用鋼的研發(fā)：,車輪鋼的化學成分表,車輪鋼的力學性能表,鋼板和鋼帶的厚度允許偏差,

24、其他質量要求： 表面質量： 鋼板和鋼帶表面不得有裂紋、劃痕、麻點、凹坑、氣泡、氧化物壓入、夾雜、結疤、折疊和明顯的劃痕，鋼板和鋼帶不得有分層。車輪用鋼表面要求更加嚴格。 板形要求平整，一般要求小于30I。 技術標準外的其他對用戶影響比較大的質量指標： 夾雜物的控制：硅酸鹽夾雜小于1.0級，球狀氧化物：小于1.0級； 屈強比控制：為了保證性能性能，要求小于0.85。,（4）雙相鋼,雙相鋼是低碳鋼或低合金高強度鋼經臨界區(qū)熱處理或控制軋制后而獲得。典型的雙相鋼屈服強度s為310MPa，拉伸強度b為655MPa。雙相鋼用于制造冷沖、深拉成型的復雜構件，因為具有高強度和高延性的良好配合，目前已成為一種強

25、度高、成形性好的新型沖壓用鋼，成功的用于汽車工業(yè)，也可用作管線鋼、鏈條、冷拔鋼絲、預應力鋼筋等。,一般雙相鋼是指馬氏體（貝氏體）加上鐵素體基體的組織。馬氏體呈島狀分布在鐵素體晶粒之間即：1020馬氏體加鐵素體組織。這種鋼具有屈服強度低、延伸率高及形變硬化率高等特性有利于冷拔成型可以通過冷加工硬化提高強度同時還具有良好的塑性和韌性。,雙相鋼性能,應變硬化指數(shù)n值：是試驗材料真實應力-真實應變在雙對數(shù)坐標平面上關系曲線上的斜率。 =Kn 式中：K為常數(shù)，稱為強度系數(shù)（MPa）；為真實應變；為真實應力； 應變硬化指數(shù)n是金屬薄板在塑性變形過程中形變強化能力的一種量度，它是評價板材在拉脹工序時成形好壞

26、的指標，變形大的部位首先硬化。即n值越高，硬化程度越強，變形越困難。,塑性應變比值：為鋼板拉伸到均勻塑性變形階段寬度方向的真應變與厚度方向真應變的比值。 =w /t=ln(w/w0)/ ln(t/t0) 值是鋼板沖壓時抵抗變薄能力的度量。值大表示材料沖壓變形時不易在厚度方向變形，即不易變薄，而沖壓破裂時是先變薄再斷裂。不易變薄即不易斷裂，表示鋼板具有良好的拉伸成形性能。,（5）熱軋高屈服強度鋼板,執(zhí)行歐洲標準EN-10149.2或技術協(xié)議，主要用于結構件，需要具備有良好的焊接性能。,七、沖壓成形的影響因素,大多數(shù)汽車用鋼都是通過沖壓成形的，我們的產品往往在沖壓過程中出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，為什么呢？以下就是分析產生開裂的幾個主要原因：,1、硫化物夾雜的影響：長條狀的硫化物夾雜，對鋼板起著分層的作用，降低了鋼板的橫向塑性，造成橫向與縱向沖擊吸收功差別大，容易開裂。 2、鋼板的厚度公差的影響：