高强钢板在汽车上应用

汽车钢板分类
钢材描述 等级类型 现有的强度等级Mpa
耐冲击非烘烤硬化 钢 耐冲击烘烤硬化钢 高强度固溶强化钢 高强度低合金钢 高强度恢复退火钢 双相钢、复相钢 相变诱发塑性钢 马氏体钢
A B S X&Y R
180,210,250,280 180,210,250,280 300, 340 300, 340, 380, 420, 490, 550 490, 550, 700, 830 280、300、350、400、500、700 450 950、1250

用途
用于需高强度、高的抗碰撞吸收能且成型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，DP钢也被用在汽车的内外板等零件上。
高强钢板在汽车上的应用-相变诱发塑性 (TRIP）

成分
主要成分是C、Si和Mn，其中Si的主要作用是抑制贝氏体转变时渗碳 体的析出。
汽车钢板主要性能要求

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.

汽车板尺寸精度要求
汽车钢板分类
AHSS:屈 服强度大 于550 MPa
modulus of elasticity弹性模量
K
E、μ等
结构形态（N,B)
yield ratio 屈强比
汽车钢板主要性能指标
n value加工硬化指数
弹性-幂次强化模型
r Value塑性应变比率
GB/T 5027-2007 ISO 100113-2006
汽车钢板主要性能指标
产品 DP 280/600 DP 300/500 DP 350/600 DP 400/700 TRIP 450/800 DP 500/800 CP 700/800 DP 700/1000 Mart 950/1200 Mart 1250/1520 YS （MPa） 280 300 350 400 450 500 700 700 950 1250 UTS （MPa） 600 500 600 700 800 800 800 1000 1200 1520 总延伸量 （MPa） 30-34 30-34 24-30 19-25 26-32 14-20 10-15 12-17 5-7 4-6 n值a （5-15%） 0.21 0.16 0.14 0.14 0.24 0.14 0.13 0.09 0.07 0.065 r-bar 1.0 1.0 1.0 1.0 0.9 1.0 1.0 0.9 0.9 0.9
HSS:屈服 强度、 210～ 软钢:屈服 550MPa 强度小于 210MPa
汽车钢板分类
汽车用低碳钢板(SAE J2339)

一般商业用（CQ） 冲压用（DQ） 深冲用（DDQ） 超深冲用（EDDQ）：非常高的n和r值，耐冲击性也不如 其它等级的钢(Interstitial-Free Steel).耐冲击性也不如其它 等级的钢。
高强钢板在汽车上的应用
高强钢板在汽车上的应用
外覆盖件 HSSIF —高强度IF BH —烘烤硬化钢 IS —各向同性钢 LSSDP —低强度级别的双相钢 白车身 DP —双相钢 TRIP —相变诱发塑性钢 TWIP —孪晶诱发塑性钢; B steel —热冲压用钢
高强钢板在汽车上的应用-相变诱发塑性 (TRIP）
双相钢却在5%应变之前就展示了快速的应变硬化能力。这一特点 使得应变可以在更大范围内的材料中被分散，并延迟了局部形变颈 缩的发生。 TRIP钢维持其n值的时间可以比其它等级的钢更长。即使其初始n值 比双相钢低一些，但它可以提高并维持在一个较高的应变范围内， 这就使TRIP在剧烈的拉伸条件下具有一定的优势。
减重
将本
提高 安全 性
汽车材料发展方向
乘客安全、车辆性能表现和燃料经济性等前所未有 的要求的新挑战。
交通运输行业出现的更多采用轻型材料的趋势，低 密度材料（如铝和镁）日益增长的使用趋势，
钢铁行业开发出更高强度的材料，保持甚至改进其 可成型性，在改进零件强度特性的同时，通过减小 钢板厚度来降低材料的重量。
HSLA 钢
将诸如钛、铌或钒之类的碳化物 形成元素加入普通低碳钢中。
恢复退 火钢
化学性质与上述类型的钢材类似， 只是进行了特殊的退火处理，以 防止冷轧钢中出现在结晶现象。 高强度恢复退火或应力消除退火 钢主要通过冷加工达到强化的目 的。
AHSS对零件性能的贡献！
刚性 强度 疲劳性能 耐撞性
• 改变钢材的等级并不能改变车辆的刚性;
在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和 晶向(孪生方向)发生切变的变形过程称孪生。发生切变、位向改变的 这一部分晶体称为孪晶。
高强钢板在汽车上的应用-B steel（热成型钢 板）

成分
在零件机械冲压的同时完成热处理强化，热冲压用钢板的成分有特殊 的要求，其成分设计要适应热冲压过程中的热循环。 在C-Mn钢的基础上添加质量分数为(20～50)×10- 4%的硼，起到固 溶强化作用。
高强钢板在汽车上的 应用
汽车材料概况 车用钢板分类
钢板性能指标
高强钢板应用
汽车材料概况
用量巨大： 24%钢铁， 58%橡胶 种类、规格 繁多
材料品质要求 高：高负荷、 恶环境；安全 性能要求高， 轻量化要求
汽车材料发展方向


汽车材料的发展方向 高强度 轻量化 高性价比 材料改型 易回收和可降解
高强钢板在汽车上的应用- 孪晶诱发塑性钢 (TWIP)

成分
成分主要是Fe，15%～30%的Mn，加入一定量的Al和Si，加入少量的 Ni、V、Mo、Cu；

特点
TWIP钢的强度可以达到1000 MPa 以上，伸长率可达到60%～95 %。 使用时无外载荷，冷却到室温下的组织是稳定的残余奥氏体，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，显示出非常优异的力学性能，具有较高的应变硬化率、塑 性和强度。
• 显著提高。
• 材料的耐久极限与抗张强度之间成正相关关系。出色的加工及烘烤硬化能力极大 地增加了AHSS部件的最终制造强度，这将导致更好的疲劳性能。 • 在动态负荷的场景中（比如说撞击），钢材表现出对应变速率的敏感性。较高的 能量吸收性应归因于高加工硬化速率和高流动应力，它们使应力分布更为均匀， 从而使更多的材料加入撞击时的能量吸收中。
• • •
溶解于铁起固溶强化作用 形成碳化物，起第二相强化、硬化作用 使结构钢中珠光体增加，起强化的作用
合金元素对钢工艺性能的影响
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对热处理的影响 对焊接性能的影响 ： 1.淬硬组织使处脆性增大，出现焊接裂纹； 2.合金元素容易被氧化形成氧化物夹杂，使焊接质量下降； 对锻造性能影响：塑性变形困难，脆性加大。

特点
高伸长率—本质是应变诱发残余奥氏体转变[量、温度、应变]为马氏 体，同时相变引起的体积膨胀伴随着局部加工硬化指数增加，使得变 形很难集中在局部区域，因此可以得到分散而均匀的变形，实现了强 度和塑性较好的统一，较好地解决了强度和塑性的矛盾。

用途
双相钢不能完成的复杂汽车零部件往往可以通过TRIP钢完成. 特别适合用于要求具有高碰撞吸收能的零件，如纵梁等。
冷轧 热轧
汽车钢板分类
How to achieved high strength?
• •
化学组成（合金） 特殊过程 (time and temperature control in rolling)
• 固溶强化：合金元素，阻止晶格滑移 • 加工强化：位错复杂、晶格破碎， 滑移困难
•高强度固溶强化钢

用途
可用于需要极高强度的零件。
高强钢板在汽车上的应用-高强度固溶强化， 高强度低合金（HSLA）与高强度恢复退火热 轧
固溶高 强度钢
是将碳和锰，与磷或硅 （作为固溶强化剂）相结 合，加入普通低碳（0.020.13%碳）钢中。以满足 最低的改进可成型性和可 焊性要求。磷的含量被限 制在最多0.100%范围内。 硫的含量限制为最多 0.020%。
什么是钢？
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GB/T 13304－91：“以铁为主要成份、含碳量一般在2% 以下，并含有其他元素的材料。” 分类： 高碳钢：含碳量>0.6% 中碳钢：含碳量0.25%～0．6% 低碳钢：含碳量<0.25%
碳含量对钢性 能的影响 ?
合金元素对钢板性能的影响
合金元素对钢力学性能的影响



Non-Bake Hardenable
原始屈服强度&成型中的加工硬化强度； 磷、锰和（或）硅等固溶强化元素被 加入其中，以增加强度。
高强钢板在汽车上的应用-双相（DP）

成分
主要成分是C和Mn，主要组织是铁素体和马氏体，其中马氏体在 5%～20%。

特点
强度范围为500～1200 Mpa。双相钢具有较高加工硬化速率（n值）， 能更好地分配塑性应变力并改进均匀延伸力。与拥有相似原始屈服强 度的普通高强度钢相比，双相钢的这种加工硬化速率能够产生更高的 极限抗张强度。当与普通高强度钢进行比较时，DP钢还可以表现出较 高的均匀和总延伸量以及较低的YS/TS比率。

主要部件： 车门防装梁 发罩外板、顶盖 主要部件： 保险装加强板 前纵梁后部 A、B、C柱 门槛 顶盖横梁
高强钢板在汽车上的应用-抗冲击 （Dent Resistant）


Bake Hardenable
碳、氮原子对由于形变诱发位错； 可成型性&实际应用中的高屈服强度； 在烤漆（一般在175°C ~350°C)温 度下持续20至30分钟），烘烤硬化钢 利用溶液中的碳，在烘漆循环中通过 碳应变老化来使强度提高； 可替代冲压厂中的冲压用薄板。用于 耐冲击和抗纹路的要求非常重要的地 方。