會計學1常用金屬材料基礎知識PPT教學課件2目錄常用鋼板牌號簡介鋼板性能指標定義XX鋼板牌號命名體系簡介鋼板表面形貌對沖壓成型的影響第1頁/共29頁3鋼板生產工藝流程第2頁/共29頁4冷連軋低碳鋼板冷軋板是由熱軋板經過酸洗后冷軋再退火得到的。酸洗的目的為了出去氧化皮；熱軋后再冷軋的目的是使晶粒進一步變小，組織更加緊密，從而塑性好，強度高；退火目的是去除內應力，減少鋼的化學成分及組織的不均勻性，增加材料可塑性。冷軋板在常溫下的金相組織由合金固溶鐵素體和少量合金滲碳體組成。（鐵素體是碳溶解在Fe的體心立方晶胞中的固溶體，合金固溶鐵素體是指合金元素溶解在鐵素體中；滲碳體是Fe和C的穩定化合物，合金滲碳體是合金元素與滲碳體形成穩定的化合物）常用的牌號：ＤＣ０１、ＤＣ０３、ＤＣ０４、ＤＣ０６ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、

第3頁/共29頁5加磷高強鋼

冷軋高強度鋼板主要用磷強化,這是由于磷的強化能力很強,約為硅的7倍,錳的10倍。只要鋼中磷含量≤0.12%,其對鋼的冷脆性影響甚微，還應當指出,隨著鋼中含碳量增加,磷的冷脆性傾向加大。加磷高強度鋼在組織上具有以下兩個特點：1)磷屬于置換固容強化,當磷原子置換鐵原子時,在磷原子周圍產生彈性形變,引起晶格位移,從而使鋼強化。2)磷有利于在鋼板表內層形成致密的保護層,提高了鋼板的耐腐蝕性能，其耐蝕性提高15%～30%，可以彌補高強度鋼板減薄對耐蝕性的不利影響。常用牌號：B170P1，B210P1，B250P1第4頁/共29頁6烘烤硬化鋼

BH值：鋼板在經過2%的預應變后放置在170±5度的溫度下保持20分鐘，然后進行拉伸試驗，測得該試樣對2%預應變時應力的增加值。一般為30MPa。烘烤溫度提高,BH值增加,烘烤溫度在280℃時BH值達到最大值。XX公司涂裝的烘烤溫度最高間在180±10度。烘烤鋼的機理：有間隙固溶原子C、N的退火狀態薄板經變形后導致基體內位錯密度增加,C、N原子向位錯擴散的距離縮短,隨著高溫時效處理（如烤漆溫度處理）,提高了C、N原子擴散的熱激活能,促使其向位錯的擴散加快。C、N原子在位錯處聚集,釘軋位錯,此時薄板再變形需要更高的屈服應力常用的牌號；B140H1、B180H1第5頁/共29頁7雙相鋼

雙相鋼是由鐵素體和馬氏體兩相組織構成的鋼板，馬氏體彌散分布在鐵素體基體上，馬氏體的體積百分比一般不超過20％。鋼板的強度主要由馬氏體的體積百分比的多少決定。常用的牌號：DP600、DP800。

第6頁/共29頁8低合金高強鋼

低合金高強度鋼是在低碳鋼中添加少量的Ni或Ti等合金元素(總量不超過3%)，使其與C、N等元素形成碳化物、氮化物并在鐵素體基體上析出從而提高鋼的強度。這種鋼具有良好的成形性能和較高的強度，主要用于汽車座椅、橫梁等結構件。常用的低合金高強度鋼有B340LA、B410LA、B280VK(寶鋼)等。第7頁/共29頁9熱軋酸洗鋼板

熱軋板指在溫度t>800℃時軋制而成的晶粒較冷軋板粗大、含碳量較冷軋板高、塑性較冷軋板差的鋼板。其生產流程短，成本低，主要是用來制造汽車車架、車輪、車廂及底盤和結構件。這種鋼板經鹽酸酸洗在線平整和涂油，鋼板表面光潔平整，尺寸精度高，稱熱軋酸洗鋼板?？捎盟娌糠掷滠堜摪迳a結構件和深沖件，以降低汽車成本。熱軋板有酸洗和非酸洗兩種，但汽車用熱軋板一般采用酸洗板。熱軋板按照成形特點分為冷成形用熱連軋鋼板及鋼帶、汽車結構用熱連軋鋼板及鋼帶。常用牌號：SPHC、SPHD、SPHE、SAPH370、SAPH440、第8頁/共29頁10鍍鋅鋼板

主要分為電鍍鋅鋼板和熱鍍鋅鋼板，目前XX公司用的鍍鋅鋼板都是熱鍍鋅鋼板，原因是熱鍍鋅的成本比較低。是鍍純鋅的。鍍純鋅的耐蝕性好。熱鍍鋅鋼板的成本要比基板的價格高出800元/噸。熱鍍鋅鋼板的鍍層又分為純鋅和鋅-鐵合金。鍍鋅鋼板對焊接性能有較大影響。第9頁/共29頁11車身鋼材的性能指標

車身鋼材常用的基本性能指標有：屈服強度、抗拉強度、伸長率、應變強化指數n，即加工硬化指數塑性應變比r值，即寬度方向和厚度方向的變化比值彈性模量E硬度第10頁/共29頁12屈服強度金屬試樣在靜拉力（5mm/min）試驗過程中，載荷不再增加，而試樣仍繼續發生變形的現象，稱為“屈服”。是永久塑性變形的開始。抗拉強度金屬試樣在拉力試驗時，拉斷前所能承受的最大應力，單位為MPa。第11頁/共29頁13伸長率金屬在拉力試驗時，試樣拉斷后，其標距部分所增加的長度與原始標距長度的百分比，稱為伸長率。應變強化指數n鋼材在拉伸中實際應力（縱軸）－應變（橫軸）曲線的斜率。其物理意義是，n值高，表示材料在成形加工過程中變形容易傳播到低變形區，而使應變分布較為均勻，減少局部變形集中現象，因此n值對拉延脹形非常重要。n反應了材料開始屈服以后，繼續變形時材料的應變硬化情況，它決定了材料開始發生頸縮時的最大應力。第12頁/共29頁14塑性應變比r值r值表示鋼板拉伸時，寬度方向與厚度方向應變比之比值。r值越大，表示鋼板越不易在厚度方向變形（越不容易開裂），深沖性越好。ｒ值是表征深沖性的重要指標。真實應力——應變曲線材料開始屈服以后，繼續變形將產生加工硬化。但材料的加工硬化行為，不能用工程應力-應變曲線來描述。因為工程應力σ=F/A,工程應變δ＝ΔL/L0。應力的變化是以不變的原始截面積來計量，而應變是以初始的試樣標距長度L0來度量。但實際上在變形過程的每一瞬時試樣的截面積和長度都在變化，這樣，自然不能真實反映變形過程中的應力和應變的變化，而必須采用真實應力-應變曲線。第13頁/共29頁15彈性模量彈性模量E表示材料在外載荷下抵抗彈性變形的能力。鋼鐵的彈性模量一般為２１０ＧＰａ，不同類型的材料，其彈性模量可以差別很大。材料的彈性模量主要取決于結合鍵的本性和原子間的結合力，改變材料的成分和組織會對材料的強度(如屈服強度、抗拉強度)有顯著影響，但對材料的剛度影響不大。例如鐵(鋼)的彈性模量為210GPa，是鋁(鋁合金)的三倍(EAl≈70GPa)。彈性模量是和材料的熔點成正比的，越是難熔的材料彈性模量也越高。第14頁/共29頁16布氏硬度a.布氏硬度試驗的基本原理布氏硬度的測定原理是：在直徑D的鋼珠上，加一定負荷P，壓入被試金屬的表面，根據金屬表面壓痕的陷凹面積F凹計算出應力值。布氏硬度的符號以HB標計。b.布氏硬度試驗的優缺點和適用范圍優點：代表性全面，因為其壓痕面積較大，能反映金屬表面較大體積范圍內各組成相綜合平均的性能數據，故特別適宜于測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶粒或粗大組成相的金屬材料。試驗數據穩定，試驗數據從小到大都可以統一起來。缺點：１、鋼球本身變形問題。對HB>450以上的太硬材料，因鋼球變形已很顯著，影響所測數據的正確性，因此不能使用。２、不宜于某些表面不允許有較大壓痕的成品檢驗，也不宜于薄件試驗。第15頁/共29頁17洛氏硬度值的規定生產上用得最多的是A級、B級和C級，即HRA(金鋼石圓錐壓頭、60kgf負荷)，HRB(1/16"鋼球壓頭、100kgf負荷)和HRC(金鋼石圓錐壓頭、150kgf負荷)，而其中又以HRC用得最普遍。因為洛氏硬度是以壓痕陷凹深度t作為計量硬度值的指標。在同一硬度級下，金屬愈硬則壓痕深度t愈小，愈軟則t愈大。如果直接以t的大小作為指標，則將出現硬金屬t值小從而硬度值小，軟金屬的t值大從而硬度值大的現象，這和布氏硬度值所表示的硬度大小的概念相矛盾，也和人們的習慣不一致。為此，只能采取一個不得已的措施，即用選定的常數來減去所得t值，以其差值來標志洛氏硬度值。此常數規定為0.2mm(用于HRA、HRC)和0.26mm(用于HRB)。第16頁/共29頁18洛氏硬度試驗的優缺點洛氏硬度試驗避免了布氏硬度試驗所存在的缺點。它的優點是：1)因有硬質、軟質兩種壓頭，故適于各種不同硬質材料的檢驗，不存在壓頭變形問題；2)壓痕小，不傷工件表面；3)操作迅速，立即得出數據，生產效率高，適用于大量生產中的成品檢驗。缺點是：用不同硬度級測得的硬度值無法統一起來，無法進行比較。第17頁/共29頁19維氏硬度的測定原理和布氏硬度相同,也是根據單位壓痕陷凹面積上承受的負荷，即應力值作為硬度值的計量指標。所不同的是維氏硬度采用錐面夾角為136°的四方角錐體，由金鋼石制成。之所以采用四方角錐，是針對布氏硬度的負荷P和鋼球直徑D之間必須遵循P/D2為定值的這一制約關系的缺點而提出來的。采用了四方角錐，當負荷改變時壓人角不變，因此負荷可以任意選擇，這是維氏硬度試驗最主要的特點，也是最大的優點。第18頁/共29頁20四方角錐之所以選取136°，是為了所測數據與HB值能得到最好的配合。因為一般布氏硬度試驗時，壓痕直徑d多半在0.25D到0.5D之間，當d＝0.375D時，通過此壓痕直徑作鋼球的切線，切線的夾角正好等于136°。所以通過維氏硬度試驗所得到的硬度值和通過布氏硬度試驗所得到的硬度值能完全相等，這是維氏硬度試驗的第二個特點。此外，采用四方角錐后，壓痕為一具有清晰輪廓的正方形，在測量壓痕對角線長度d時誤差小，這點比用布氏硬度測量圓形的壓痕直徑d要方便得多。還有，采用金鋼石制壓頭可適用于試驗任何硬質的材料。第19頁/共29頁21和布氏、洛氏硬度試驗比較起來，維氏硬度試驗具有許多優點。它不存在布氏那種負荷P和壓頭直徑D的規定條件的約束，以及壓頭變形問題；也不存在洛氏那種硬度值無法統一的問題。而它和洛氏一樣可以試驗任何軟硬的材料，并且比洛氏能更好地測試極薄件(或薄層)的硬度，這點只有洛氏表面硬度級才能做到。但即使在這樣的條件下，也只能在該洛氏級內進行比較，和其它硬度級統一不起來。此外洛氏由于是以壓痕深度為計量指標，而壓痕深度總比壓痕寬度要小些，故其相對誤差也越大些。因此，洛氏硬度數據不如布氏、維氏穩定，當然更不如維氏精確。第20頁/共29頁22總的來說，維氏硬度試驗具有另外兩種試驗的優點而摒棄了它們的缺點，此外還有它本身突出的特點——負荷大小可任意選擇。唯一的缺點是硬度值需通過測量對角線后才能計算(或查表)出來，因此生產效率沒有洛氏高。第21頁/共29頁23鋼板表面狀況介紹麻面鋼板定義：麻面鋼板表面由無數微觀的凸峰和凹谷組成,這些凹谷可以儲存沖壓時形成的金屬碎屑和潤滑油，因而麻面鋼板比光面鋼板具有更好的抗擦傷性能和成形性能，目前麻面鋼板已廣泛用于汽車車身的生產。第22頁/共29頁24麻面鋼板生產工藝：將平整輥用噴丸、激光等三種方法加工成表明毛化的平整輥，然后用毛化的平整輥對冷軋退火的鋼板進行平整就得到了麻面鋼板。噴丸毛化的平整輥的表面形貌是隨機,無序的,也是很難控制的。激光毛化的平整輥的表面形貌是有規律的,也是可以控制的。第23頁/共29頁25表面形貌對沖壓性能的影響：激光毛化低粗糙度的沖壓成型性能最好，激光毛化高粗糙度的次之,噴丸毛化鋼板的成形性能最差.

鋼板表面形貌對油漆外觀質量的影響

汽車車身油漆外觀的質量一般用漆膜的鮮映性來表示,而漆膜鮮映性又受面漆的性能,面漆的涂裝條件和鋼板表面形貌的影響。

鋼板表面形貌相差特別大時(如冷軋光面鋼板表面粗糙度為0.15um,激光毛化高粗糙度鋼板粗糙度為1.89um)油漆后的外觀質量將有明顯的差別。鋼板表面粗糙度的波動范圍為0.72一1.26um,油漆后的漆膜遮蓋了幾乎所有鋼板表面形貌的差別.第24頁/共29頁26激光拼焊激光拼焊：優勢：

?減少零件數量和零件重量?通過材料的合理選擇，降低