汽车面板用钢的研究与发展动向

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1、汽车面板用钢的研究与发展动向陈荣敏(材料与冶金学院材料2014-3)摘要：用于汽车车身面板的钢板，要求具有深冲成形、胀出成形等很严格的冲压成形性能，同时耍求冲压成形后具有很高的表面形状品质(抗表面变形性能)以及镀层表面均匀的外观。对于汽车内板的镀层品质，以超低碳钢为基础添加Si、Mn、P等固溶强化元素，实现了成形性能和高强度二者兼顾，商品化的这类钢板强度已达到440MPa级。但是，在汽车面板上要采用高强度钢板，减少加固零部件或者减小板厚度等，进而从车身结构探讨减轻汽车自重的问题时，就要求面板用的高强度

2、钢板具备更高的成形性能和更加优良的表面品质。本文对优越的成形性能和高表面形状品质兼备、可以减轻汽车面板自重的两种高性能、高强度钢板进行介绍。关键词：汽车面板高强度钢前言：从2001年到2011年，我国汽车产量增长Y近8倍，汽车销售量超过180万辆，将近占到了世界产销量7800万辆的1/4,一跃成为全球第一大汽车市场。而随着汽车产业的飞速发展，对占汽车质量70%〜80%的钢铁材料的要求也越来越高。长期以来，钢铁材料一直是汽车工业的主要用材，尽管近年来随着车重的下降，钢铁材料的比例在下降，但是仍保持着主导

3、地位。而现在铝、镁和塑料汽车的出现对钢铁工业的威胁是显而易见的，为此全世界18个国家的35个钢铁公司合作进行超轻钢车体(ulsab)的研究项目，以迎接铝和镁的挑战。其目标就是满足汽车工业消费者提出的要求：在没有额外费用的前提下减少汽车车身结构的钢铁质量，同时保持或者提高性能。根据toyoya汽车公司的研宄［1］,汽车部件用钢的抗拉强度由440mpa提升至590mpa吋，约可减轻部件15%的质量；如进•-步将钢材的抗拉强度提升至780mpa,则部件的质量更可减轻约30%。而据研宂表明，在其他条件不变的情

4、况下，汽车质量每减轻10%,贝U油耗可下降8%〜10%［2］，发展汽车用高强度钢板可以有效达到减轻车体质量和节能减碳的目标［1］。1高强度汽车用钢的研发现状根据国际上对超轻钢汽车的研宄，将屈服强度在210-550mpa的钢板称为高强度钢板，屈服强度大于550mpa的为超高强度钢。日本将抗拉强度大于490mpa的热轧钢板、抗拉强度大于340mpa的冷乳钢板称为高强度钢板［3］。第一代高强度汽车用钢主要指高强IF钢、双相钢()、相变诱发塑性钢(trip)和马氏体钢等，抗拉强度为200-1500mpa，均具

5、有高的减重潜力、高的碰撞吸收能、高的成形性和低的平面各向异性等优点，在汽车上得到了广泛应用，被称为第一代高强度汽车用钢。第二代高强度汽车用钢主要指twip(孪晶诱导塑性)钢和1-ip诱导塑性的轻量化)钢。室温下，这些钢种的组织为稳定的残余奥氏体。当施加一定的外部载荷后，由于应变诱导出现了机械孪晶，会产生大的无颈缩延伸，因而显示出非常优异的力学性能、高的应变硬化率并具有极高的塑性(60%-90%)和较高的抗拉强度(600-1OOOmpa),被称为第二代高强度汽车用钢［4_5］。第三代高强钢还在研发过程中

6、，成分及工艺不十分明确，其显著的特点是强塑积介于前两代高强钢之间，高塑机制也应在前两代之间。汽车面板用钢板，在设计上要求具有高加工性，使用向超低碳TF钢(无间隙原子钢）中加入P、Mn的高强度钢，使其强度提高到440MPa级，或是使用烘烤硬化型（BH）钢板。BH钢板在冲压成型时形成位错。烘烤硬化时用钢中固溶的C和N钉扎，从而提高屈服点。现在己提出开发一种在烘烤吋不但可以提高屈服点，也可以提高拉伸强度的钢板。北美和欧洲以防止融雪盐腐蚀问题为契机,在20世纪80年代，对汽车车身用钢板进行防锈处理，开发使用了

7、各种防锈钢板。目前，从成本和世界范围内供货的角度出发，正在向统一使用热浸镀锌（GI）和合金化热浸镀锌钢板的方向过渡。当前高强度热浸镀锌钢板存在的问题是:母材中C、Si、AI等合金成分多的话，锌的粘着性降低，无法涂镀。而受锌锅温度、镀层的合金化处理温度的制约，使其不能像冷轧用连续退火生产线那样采用自由的热周期，因此，现在只开发出780MPa级的GI、GA钢板。2UNI高强度钢板在汽车车身面板中，车门、前机盖、顶盖、后备箱盖等门盖类零部件，要求具有抗凹性能，所以广泛采川340MPa级钢板。这些零部件要想通

8、过提高强度降低钢板敁度，就要求具有更高的抗凹性能和胀出成形性能，从没计的角度来看，表面形状品质（抗表面变形性能）、面板镀层品质尤为重要。对于这些要求，以铁素体+马氏体组成的DP（双相）钢为基础，通过控制第二相的体积分数及弥散形态，开发了同时确保低屈服强度、髙E1（伸长率）、髙n值、高BH的440MPa级“UNI高强度钢板”。2.1力学性能表2所示为UNI岛强度钢板和340BH钢板的力学性能比较。UNI商强度钢板具有440MPa级的抗拉强度，而屈服强度却降