汽车用金属材料课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,汽车用金属材料简介,主要内容,Contents,概述,第一部分 汽车用钢板,一、汽车钢板材料的种类,二、汽车钢板材料的应用状况,三、高强度钢的简介,四、先进高强度钢简介,五、先进高强度钢的发展趋势,概述,与,2009,年的产量比较，,2010,年合金钢总产量增长了,15.17%,，同,时钢的洁净度和质量已明显提高，优质钢的产量增长了,34.35%,。,2010,2009,净增量,年增长率，,%,粗钢产量,62665,57356,5309,9.26,国内消耗总量,59939,57076,2863,5.02,优质钢的年产量（来自,中国钢铁协会）,9088,6765,2324,34.45,低合金钢,16567,14372,2195,15.27,合金钢,3225.6,2275.8,949.8,41.7,不锈钢,633.2,537.2,960.0,17.87,特钢总量,29513.8,23950,6428.8,21.78,2010,年和,2009,年钢产品比较（万吨）,概述,年份,建造（建筑）,机械制造,轻工业,汽车,造船,集装箱,2001,59.02,15.63,12.65,4.12,1.29,1.06,2002,55.00,15.03,10.36,3.76,1.15,0.92,2003,52.35,15.51,9.11,4.69,1.08,1.38,2004,55.19,16.28,9.12,4.69,1.32,1.31,2005,52.37,15.88,8.18,4.78,1.33,1.36,2006,53.12,15.54,7.55,4.82,1.56,1.25,2007,2008,54.4,18.0,7.0,5.6,2.7,1.3,2009,54.1,16.5,5.4,7.9,3.5,中国汽车工业保持快速发展。,2010,年中国汽车产量和销售额均达到,1800,万,辆，居世界首位。同时，汽车用钢的研究和生产也取得了很大进步。最新统计数,字表明，,2010,年中国汽车用钢的产量大约为,3800,万吨。,十年间主要工业钢消耗量的变化，,%,2010,年我国汽车总产量达到,1826,万辆,汽车产量的快速增长已极大地推动了对特钢的需求。我国汽车工业用钢材品种构成为,:,钢板,40-60%,，,钢带,5-7%,，特钢长材,28-35%,，钢管,2-5%,。特钢品种：碳结钢,24-35%,，合结钢,30-35%,，弹簧钢,24-27%,，冷镦钢,7-12%,，易切钢,3%,，耐热钢,1%,。,概述,一、汽车钢板材料的种类,1,、汽车钢板材料的种类,汽车用钢板从生产工艺特点划分为热轧钢板、冷轧钢板和涂镀层钢板,强度角度可划分为：,普通钢板（软钢板）,-,210Mpa,低合金高强度钢板（,HSLA,）,-,210Mpa,550,Mpa,普通高强度钢板（高强度,IF,钢、,BH,钢、含磷钢和,IS,钢等）,210Mpa,550,Mpa,先进高强度钢板（,AHSS,）等。,550Mpa,高强度钢板是汽车钢板材料发展的主题之一,2,、汽车用钢板强度与成形性,一、汽车钢板材料的种类,强 化,机 制,主要添,加元素,强度水平,TS/MPa,用途,一 般 特 性,固溶强化,（低碳系）,P,P-Mn,Si-Mn,340440,冲压用,一般加工用,固溶强化,（极低碳系）,P-Mn,Mn-P-Ti,Mn-P-Ti,Nb,340590,深冲用,析出强化,Mn-Nb,Si-Mn-Nb,390590,一般加工用,固溶,+,析出强化,Mn-Ti;Si-Mn-P-Nb,；,Cu,Ti,490590,一般加工用,组织强化（马氏体系）,(M+B,系,),Mn-Si;Mn-Si-P,Mn-Cr;Si-Mn-Nb,3901470,DP,高强钢,(,低屈服比型,),组织强化（贝氏体系）,Mn-Cr,3901470,高扩孔型，高延伸型,组织强化（残留,型）,Si-Mn,590980,高残留奥氏钢板（,TRIP,钢）,析出,+,组织强化,Mn-Si-Ti,Mn-Si-Ti-Mo,7801470,超高强钢板,3,、高强钢强化分类,一、汽车钢板材料的种类,1,、汽车钢板材料的国内应用状况,汽车纵梁材料,20,世纪,50,年代鞍钢试制成功,16MnL,钢板。其冲废率高，尺寸精度不理想。以后鞍钢又开发了,10TiL,含,Ti,大梁钢板，但含,Ti,钢性能波动大，给成型带来困难。在此基础上，鞍钢在,1780mm,热轧机上又开发了,A510L,板。主要用于我国第一汽车,(,集团,),公司生产解放牌汽车纵梁。,武钢生产的,T52L,含,Ti,大梁钢板主要用于东风汽车纵梁。武钢在生产含,Ti,钢方面具有丰富经验，由于,Ti,可控制硫化物夹杂的形态及分布，并可改善钢板的焊接性能，因此一旦含,Ti,钢板的性能波动得到控制，含,Ti,钢板比含,Nb,、,V,钢板更具优势。,攀钢利用钒资源丰富的优势，开拓了以钒作为微合金元素在生产汽车大梁钢板上的应用，其产品在东风汽车,(,集团,),公司和第一汽车,(,集团,),公司的使用情况较好。,宝钢,B510L,板在,1993,年推出后，以其高的尺寸精度、纯净度、稳定的性能迅速地成为国内大梁钢板市场的龙头。,目前各大钢厂均能生产抗拉,610Mpa,大梁板，宝钢开发出,780DP,大梁板。,二、汽车钢板材料的应用状况,2,、日本汽车钢板材料的应用状况,20,世纪,70,年代，日本开始在汽车上应用高强度钢板，最早用于车身表面件，然后才用到内部零件和结构件。目前日本悬架结构件和支撑件的强度已达,800-1000Mpa,。,川崎制钢公司开发的,TS980Mpa,级高强度钢板（,CHLY980,），是以铁素体为主相的复合组织钢板，目前已应用于挡泥板、冲击梁等要求高冲击安全性的零件。,日本,NKK,公司开发的热轧,780Mpa,级双相钢（,DP,钢）和贝氏体析出强化钢（,PH,钢），具有良好的成形性能和抗疲劳性能，光滑试样的疲劳强度分别达到,600Mpa,和,640Mpa,。特别适合于制造卡车大梁。,二、汽车钢板材料的应用状况,3,、欧美汽车钢板材料的应用情况,瑞典,SSAB,公司开发出的,DOMEX,系列特高强度钢板，铁素体为主要基体，含少量珠光体，晶粒细小（达到,13,级），其屈服强度达到,600-700Mpa,。用于卡车的车尾保险板、纵梁、横梁、发动机悬置支架及轿车的保险杠、车门防撞梁及座椅支架等零件。,通用汽车公司和福特汽车公司用双相钢制造轮辐，除重量减轻,11%,外，疲劳寿命也达到普碳钢的,2,倍。,二、汽车钢板材料的应用状况,三、,高强度钢的简介,1,、,IF,钢（无间隙原子钢）,超深冲,IF,钢：,在含碳量小于,0.01%,的超低碳钢中，加入,Ti,或,Nb,使钢中的,C,、,N,完全被固定成碳、氮化合物，从而使钢中无间隙原子存在，得到较纯净的铁素体，改善钢板深冲特性。材料延伸率能达到,40%50%,。用于高成型零部件。,高强度,IF,钢,使钢材在保证良好塑性和冲压性能的同时，拥有较高的强度，满足复杂形状轿车冲压件性能要求。主要用于车身外板。,与,IF,钢相同，加入微合金化的,Ti,或,Nb,的基础上，通过固溶强化元素（,P,、,Mn,、,B,等）强度可以强化到,440Mpa,其延伸率达到,35%40%,2,、（,IS,）冷轧各向同性钢,各向同性是指板材的,r,值趋向于,0,，即,r=r0+r90-2r45,0,一般,r,控制在,0.15,。,屈服强度级别有,220Mpa,、,260Mpa,、,280Mpa,、,300Mpa.,微合金元素控制和影响再结晶进行，获得细小铁素体晶粒和产生弥散化效果，实现材料的低,r,值。,材料延伸率一般在,30%40%,。,主要用于车身外板高成型要求构件。,三、,高强度钢的简介,3,、（,BH,）烘烤硬化钢,在冲压成形前具有较低的屈服强度和较好的成形性，通过冲压成形，产生应变强化，随后油漆烘烤，产生烘烤硬化，从而得到冲压成形好、抗凹陷性能高的车身外板。,应变强化在多数钢种产生，烘烤硬化需要一定的条件才能形成。,烘烤硬化的条件：严格控制钢中固溶,C,量，通常控制在,10X10,-6,20X10,-6,的范围。,涂装烘烤后,(,相当于,170,保温,20MIN,的热处理,),硬化。,原理：在,170,保温热处理 过程中，固溶,C,与位错发生交互作用，,C,原子在位错线上聚集，形成,Cotterll,气团，使钢板屈服强度上升，产生人工应变时效硬化效应。,硬化效应不能太高，一般,BH,值在,4060Mpa.,太高会在常温下自然时效。成形性变差。,屈服强度级别有,220Mpa,、,260Mpa,、,280Mpa,、,300Mpa.,主要用于车身外板，对抗凹陷性高的构件。,川崎制铁公司新开发的,440MPA,级涂装烘烤硬化型高强度热轧板，解决了高强度与高成形性相矛盾的问题，不仅屈服强度上升，而且实现了原来,BH,钢板达不到的抗拉强度的上升,(,由加工前的,440MPA,提高到加工后的,500MPA),三、,高强度钢的简介,4,、（,HSLA,）高强度低合金钢,低合金钢以热轧为主，通过,Nb,、,Ti,、,V,等（与,C,、,N,形成的）微合金，微合金,加剧奥氏体中 的析出，通过晶间铁素体的诱导成核技术可以细化铁素体晶粒。微合金,不仅能够产生强烈的析出强化作用，而且能实现显著的晶粒细化。,例：,在薄板坯浇注和轧制过程中，含,Ti,第二相的析出可分为以下阶段：浇注和冷却凝固阶段：出现,TiN,和,Ti4C2S2,液析和固相析出；均热阶段：,TiN,和,Ti4C2S2,颗粒粗化；连轧阶段：奥氏体中出现应变诱导,TiC,析出；层流阶段：,TiC,相间析出；打卷阶段：铁素体中,TiC,过饱和析出。,各个阶段的析出对钢板性能有着多种影响。浇注液体中析出的大尺寸,TiN,对晶粒细化和析出强化不产生影响。铸坯凝固后,TiN,和,Ti,4,C,2,S,2,可以在一定程度上细化晶粒，但仅有很小的析出强化作用。在较低温度时，铁素体中,TiC,的相间析出和过饱和析出都有显著的析出强化作用，是,Ti,微合金钢强度增加的主要来源。,工艺参数波动可能导致析出行为的变化，最终会导致产品性能的波动。现在已成,功研发,Ti,微合金钢薄板的浇注和轧制生产工艺和屈服强度为,MPa 700MPa,的高强度和超高强度,Ti,微合金技术。,低合金高强度钢，用于汽车纵梁板、耐磨罐体板、防弹板等。,三、,高强度钢的简介,1,、双相（,Dual-Phase,简称,DP,）钢：,从,20,世纪,70,年代发展起来的，由铁素体和马氏体组成，低碳冷成形高强度钢板、低的屈服强度，高的初始加工硬化率，高成形性钢。,一般用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成形要求也较严格的汽车零件，如车轮、保险杠、悬挂系统及其加强件等，随着钢种性能和成型技术的进步，,双相,钢也被用在汽车的内外板等零件上。,在国外，日本、美国已用双相钢制造多种汽车零件，日本新日铁、神户制铁、住友金属等钢厂已为日本汽车工业生产了多种规格的热轧双相钢，用双相钢制造的车轮成型性好，可提高构件的疲劳寿命。通用汽车公司和福特汽车公司用双相钢制造轮辐，除重量减轻,11%,外，疲劳寿命也达到普碳钢的,2,倍。,日本,NKK,公司开发的热轧,780Mpa,级双相钢（,DP,钢）具有良好的成形性能和抗疲劳性能，光滑试样的疲劳强度分别达到,600Mpa,。特别适合于制造卡车大梁。,四、先进,高强度钢,（,AHSS,）,简介,2,、相变诱导塑性（,TransformationInducedPlastic,简称,TRIP,）钢：,由复杂的铁素体、奥氏体、马式体组成的一种低碳高强度金属，应变诱发残留奥氏体发生马氏体转变，马氏体相变时体积膨胀。对周围的铁素体发生加工硬化、同时马氏体本身强度远高于奥氏体。实现高强度与延性的结合。特别适合要求具有高的胀型情况。,在,TRIP,