高强度钢板介绍
牌号 Q420钢,强度高,特别是在正火或正火加回火状态有较高的综合力学性能。主要用于大型船舶,桥梁,电站设备,中、高压锅炉,高压容器,机车车辆,起重机械,矿山机械及其他大型焊接结构件。
牌号 Q460钢,强度最高,在正火,正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能,全部用铝补充脱氧,质量等级为 C 、 D 、 E 级,可保证钢的良好韧性的备用钢种。用于各种大型工程结构及要求强度高,载荷大的轻型结构。
1.1 国内
国内对汽车用高强度钢板倾向于分为两类:
普通高强度钢板抗拉强度或屈服强度相对较低, 或采用传统工艺或传统工艺少许改进即能生产出来高强度钢板。如烘烤硬化钢板、含磷钢板、高强度 IF 钢板以及 HSLA 钢板等。
先进高强度钢板需要采用先进设备及工艺方法才能生产出来的钢板, 如双相钢板(DP 钢板、复相钢板(CP 钢板、相变诱发塑性钢板(TRIP 钢板和马氏体钢板(M 钢板或 Mart 钢板等。
1.2 日本
将抗拉强度不低于 340MPa 的冷轧钢板和抗拉强度不低于 490MPa 的热轧钢板通称为高强度钢板(HSS 。
1.3 德国(BMW
高强度钢板(HSS 屈服强度高于 180MPa (包括 180MPa ,低于 300MPa 的钢板。
先进高强度钢板 (AHSS 屈服强度高于 300MPa (包括 300MPa , 低于 600MPa 的钢板。
超高强度钢板(UHSS 屈服强度高于 600MPa (包括 600MPa 的钢板。 1.4 ULSAB组织
ULSAB 组织将高强度钢板分为两类:屈服强度为 210~550MPa 的钢板定义为高强度钢板 (HSS ; 屈服强度大于 550MPa 的钢板定义为超高强度钢板 (UHSS 。 1.5 国际钢铁协会(IISI
把高强度钢板从定性概念上定义为高强度钢板(HSS 和先进高强度钢板(AHSS 。
2 高强度钢板的品种介绍
2.1 普通高强度钢板
(1高强度 IF 钢板是在 IF 钢的基础上,添加不同类型的强化元素(如固溶强化元素 P 、 Mn 、 Si 和适当的轧制工艺控制,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。
(2烘烤硬化钢板(BH 钢包括 IP 钢烘烤硬化钢板和低碳烘烤硬化钢板两种。
特点是钢板冲压成形前具有较低的屈服强度, 通过冲压成形后的涂漆烘烤工艺使钢板的屈服强度增加。
(3含磷钢板利用磷在钢中的固溶强化作用进行强化。含磷钢板可以用来冲制一些形状比较复杂的汽车冲压件。
(4超低碳含磷钢板特点是具有良好的深冲性、塑性和韧性, P 、 Mn 、 Si 等元素的固溶强化作用保证了其强度。
(5各向同性钢板(IS 钢冷轧各向同性钢属于低碳微合金钢,主要用于汽车外板,目前在欧洲已商品化,产品大类分为冷轧普板、电镀锌、热镀锌和热镀锌合金化产品, 这类产品主要在欧洲系列车型上使用较多, 日系汽车很少使用。
(6 低合金高强度钢板汽车用热轧低合金高强度钢板, 也称为 F -P 型低合金高强度钢板, 在现代热轧低合金高强度钢板中, 藉助添加合金元素而使钢得以强化的主要机制有晶粒细化、析出强化、固溶强化甚至相变强化等。
2.2 先进高强度钢板(AHSS
(1双相钢 DP钢基体为软的铁素体,在其上分布硬质的马氏体,两者分别确定材料的低的屈服强度和高的抗拉强度。双相钢还具有低的屈强比、高的加工硬化指数、高的烘烤硬化性能、没有屈服延伸和室温时效等特点。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,随着钢种性能和成形技术的进步, DP 钢也大量用于汽车的内外板零件。
(2 贝氏体钢板热轧贝氏体钢有贝氏体双相钢 (F +B 和贝氏体钢 (B 。其主要添加元素为 Si 、 Mn 、 Nb 、 Cro 其重要特性是具有优良的翻边性能,很适合冲压汽车支撑部件类要求厚度较大、尤其是翻边性能良好的部件。
(3相变诱导塑性钢 TRIP钢具有高延伸率的本质是应变诱发残余奥氏体转变为马氏体, 同 DP 钢相比, TRIP 钢的起始加工硬化指数小于 DP 钢, 但是 TRIP 钢的加工硬化指数在很长的应变范围内仍保持较高, 特别适合要求具有高胀形性能的情况。
(4复相钢 CP钢的组织特点是细小的铁素体和高比例的硬相(马氏体、贝氏体,而且通过析出强化而得到进一步的强化,含有 Nb 、 Ti 等元素,具有高的冲击能量吸收能力和好的扩孔性能,特别适合于车门防撞杆、保险杠和 B 立柱等安全零件。
(5马氏体钢马氏体钢的生产是通过高温的奥氏体组织快速淬火转变为板条马氏体组织,其最高强度可达 1500MPa ,是目前商业化高强度钢板中强度级别最高的钢种。主要用于成型要求不高的车门防撞杆等零件代替管状零件, 减少制造成本。
2.3 近几年发展起来的钢板新品种
(1热冲压钢板近年开发了材料的热冲后进行热处理的新技术。这种技术应用于可以热处理强化的钢板,例如含 B 钢板,将其加热到 900℃左右进行冲压成形,大幅度降低了成形抗力,提高了材料的成形能力。冲成零件后,立即利用余热进行淬火处理。目前处理后的抗拉强度可以达到 1500MPa 左右。处理完的零件需进行喷丸处理,以去除氧化铁皮,改善表面质量。
近年来生产上普遍采用的是带有 Al-Si 预涂层的钢板, 可以在热冲压前的加热过程中避免氧化,热冲压后表面形成 Fe -A1-Si 合金化层,零件无须喷丸清理, 可直接涂装,并且零件的形状精度较好。典型牌号有 Arcelor 的 Usibor 1500P和预涂层的22MnB5等。
(2 TWIP 钢 TWIP钢的最大特点是强塑积高,可以达到 50000MPa %,为 TRIP 钢的 2倍以上。 TWIP 钢可以象 DDQ 级冲压板一样, 冲压出复杂形状的零件, 但强度却要高出 2~5倍;其抗拉强度与热处理钢相当,而塑性却较热处理钢高 10倍以上。
TWIP 钢的塑性变形的主要机制是位错滑移, 这会导致非常剧烈的加工硬化,
从而导致 TWIP 钢非常强的加工硬化能力和非常大的延伸率。这种性能即使在高应变速率下仍然保持着, 因而在撞击等高应变过程中, 可以保证汽车非常高的安全性。
