化學(xué)成分對鋼板沖壓性能的影響以及汽車沖壓件選材

本文格式為Word版，下載可任意編輯——化學(xué)成分對鋼板沖壓性能的影響以及汽車沖壓件選材

http://.shsuhan.tk

微量元素對鋼板沖壓性能的影響以及

汽車沖壓件選材

葛輝

（桂林大宇客車有限公司，廣西桂林541003）

文章詳細(xì)介紹了微量元素對鋼板沖壓性能的影響以及汽車沖壓件在選材時(shí)的本卷須知，可供業(yè)內(nèi)工程技術(shù)人員參考。

板料沖壓；微量元素；沖壓件；選材TG386.4A1008-1151(2023)11-0134-02

（一）引言Fe3C出現(xiàn)于晶界時(shí)，對沖壓性能的不利影響更大，對冷軋鋼

板料沖壓是一種低成本高效率的生產(chǎn)方法，在汽車工業(yè)板深沖性能的影響尤著。中占有顯著的地位，汽車沖壓件所用的材料不僅要滿足設(shè)計(jì)因此，在汽車沖壓件選材時(shí)，難沖件所用的冷軋鋼板，的技術(shù)要求，還應(yīng)當(dāng)滿足沖壓工藝要求。汽車沖壓件的工藝往往是低碳鋼（C≤0.12%或C≤0.08%），甚至是超低碳IF鋼要求主要是：①材料應(yīng)具有良好的塑性特別是優(yōu)異的深沖性（C≤0.008%）。能；②材料應(yīng)具有良好的表面質(zhì)量，特別是外部覆蓋件應(yīng)光2.硅的影響潔、平整、無缺陷、無損傷，不允許成形后的零件表面出現(xiàn)硅在鋼中是一種有益的元素，在煉鋼過程中用作還原劑滑移線；③材料應(yīng)具有嚴(yán)格的厚度尺寸公差。和脫氧劑，所以鋼中常含有0.20%～0.30%的硅。硅是固溶強(qiáng)

碳鋼價(jià)格低廉，易于加工，是汽車工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的化元素，它的原子半徑較大，硅固溶到鐵素體中可使鐵素體金屬材料，鋼板沖壓件在汽車零部件中的比例很大，而且形產(chǎn)生畸變，從而可以有效地提高鐵素體的強(qiáng)度，硅還可以促狀越來越繁雜。在使用鋼板制造各種形狀及尺寸的構(gòu)件時(shí)，進(jìn)鋼在回火時(shí)的碳化物析出，促進(jìn)沉淀加強(qiáng)。硅的置換固溶一般會(huì)經(jīng)過剪切、沖裁、彎曲、拉延和成形等工序，這些工加強(qiáng)效果較大，但對韌性危害作用也大，高硅的含量會(huì)增加序的完成都與材料塑性有著密不可分的關(guān)系。鋼的軋制抗力，促進(jìn)鋼的脫碳和石墨化以及白點(diǎn)的產(chǎn)生。

（二）微量元素對鋼板沖壓性能的影響硅溶于鐵素體中，加強(qiáng)鐵素體的作用很大，增加強(qiáng)度，碳鋼中除了鐵和碳兩個(gè)基本組成元素之外，還包含了Si、降低塑性，含硅量越低越好，深沖壓鋼板不能用硅脫氧。Mn、S、P等常存雜質(zhì)元素，有時(shí)為了改善鋼板的機(jī)械性能，一般汽車用冷軋鋼板，硅含量應(yīng)控制在0.03%以下，對于往往人工添加一些合金元素，如Al、Ti、Nb等，這些微量元冷軋雙相鋼板，多用硅和錳加強(qiáng)。素對鋼板機(jī)械性能的影響不盡一致。3.錳的影響

1.碳的影響錳在鋼中也是一種有益的元素，錳是良好的脫氧劑和脫碳是鋼中的一種最基本的元素，它對鋼板強(qiáng)度特別是抗硫劑，鋼中尋常含有0.30%～0.50%的錳。錳對冷軋鋼板的r拉強(qiáng)度的影響特別顯著。我們用公式來表示的鋼板的屈服強(qiáng)值有不利影響，易形成MnS夾雜，故錳含量應(yīng)控制在0.35%度和抗拉強(qiáng)度分別為以下，對超深沖冷軋鋼板，Mn≤0.20%。但錳有防止鋼過氧化

和避免冷軋鋼板邊部產(chǎn)生龜裂的有利作用。

錳對沖壓性能的直接影響不大，錳和硫形成MnS夾雜物，

其數(shù)量和形態(tài)對沖壓性能有一定影響。

16Mn鋼中MnS夾雜，在軋制溫度下具有好的塑性，軋制

時(shí)沿著軋向伸長，形成修長條MnS夾雜。沖壓成形時(shí)，這種

夾雜物與金屬界面分開而形成顯微空洞，成為零件沖壓開裂

的起始點(diǎn)。

式（1）、式（2）中：h為冷軋鋼板的厚度。

4.磷的影響

式（1）、式（2）說明各元素對鋼材強(qiáng)度的影響程度是不

磷為置換固溶加強(qiáng)元素，其加強(qiáng)能力很強(qiáng)，約為硅、錳

同的，從式（1）可以看出，碳對屈服強(qiáng)度σs的影響僅次于

的7～10倍，是生產(chǎn)高強(qiáng)度冷軋鋼板的最正確元素。超深沖級

Ti、P、V，從式（2）可以看出，碳對抗拉強(qiáng)度σb的影響居

的高強(qiáng)度鋼板在汽車車身上大量應(yīng)用，均采用加磷來加強(qiáng)。

首位。

含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板有以下特點(diǎn)：（1）當(dāng)磷原子進(jìn)入鐵原子

含碳量增加，會(huì)增加鋼材中Fe3C的數(shù)量，鋼板的抗拉強(qiáng)

晶格內(nèi)，與鐵原子置換形成固溶體。因磷和鐵原子的半徑不

度和屈服強(qiáng)度提高，塑性降低，使沖壓性能惡化，特別是當(dāng)

同，在磷原子周邊產(chǎn)生彈性變形而使鋼加強(qiáng)。（2）含磷高強(qiáng)

2023-07-02葛輝（1970－），女，廣西桂林人，桂林大宇客車有限公司工程師，研究方向?yàn)殁k金加工工藝。

-134-

更多資料查看：

http://.shsuhan.tk

度鋼板浮現(xiàn)出良好的強(qiáng)-塑性平衡。含磷高強(qiáng)度冷軋鋼板隨著強(qiáng)度的增加，伸長率下降甚微。一般認(rèn)為，伸長率是冷軋鋼板塑性的良好反應(yīng)，對于具有各類成形（拉深、脹形和彎曲等）聯(lián)合成形工藝的汽車沖壓用冷軋鋼板更為重要。（3）磷具有改善冷軋鋼板塑性應(yīng)變比γ值的作用。γ值越高，表征薄板厚度方向較平面方向具有更大的變形抗力，沖壓成形時(shí)厚度不易變薄，從而提高了深沖性能。

另外，磷對冷軋鋼板性能也有不利影響：①磷在鋼中簡單偏析。②磷有較明顯的冷脆傾向。鋼中的碳含量越高，磷引起的冷脆性越大。③由于磷的偏析作用，含磷冷軋鋼板的力學(xué)性能較分散；受強(qiáng)度的制約，成形性能有一定的局限性；回彈和側(cè)壁扭曲均比低碳鋼板要大。影響含磷冷軋鋼板的彈性回復(fù)的主要因素是屈服強(qiáng)度，同時(shí)屈服強(qiáng)度還決定起皺的彈塑性性質(zhì)。對于高屈服強(qiáng)度的高強(qiáng)度鋼板，失穩(wěn)為彈性；對于低屈服強(qiáng)度的冷軋鋼板，失穩(wěn)為塑性。隨著屈服強(qiáng)度增加，回彈加大，側(cè)壁扭曲增加，而且零件的起皺高度也在增加。

磷顯著地增加強(qiáng)度和脆性，并有偏析傾向，易于形成帶狀組織，這些都對沖壓性能不利。

5.硫的影響

硫在鋼中是一種有害雜質(zhì)，它降低鋼的延展性及韌性，所以在優(yōu)質(zhì)鋼中其含量控制在0.045%以下，就是在普通鋼中也不得大于0.055%。硫?qū)_壓用冷軋鋼板，是一種有害無益的元素，盡可能降低到最小含量。

硫易形成硫化物，硫化物的數(shù)量、形狀和分布對沖壓性能有很大影響，數(shù)量多、且呈修長條狀分布的硫化物對沖壓性能不利。

6.鋁的影響

把鋁參與鋼中主要有三個(gè)作用：①作為強(qiáng)脫氧劑或最終脫氧劑，使之成為鋁鎮(zhèn)靜鋼；②鋁和鋼中氮形成AlN，顯著降低鋼板的“應(yīng)變時(shí)效〞傾向；③鋁是冷軋鋼板獲得薄餅形晶粒的必要條件，而博餅形晶粒有利于深沖性能。鋼中鋁的最正確含量為其質(zhì)量分?jǐn)?shù)Al=（0.03～0.05）%。

7.鈦和鈮的影響

鈦有脫氧、細(xì)化晶粒和改變硫化物夾雜形態(tài)的作用。鈦

（上接第200頁）萬元，2023年867萬元，2023～2023年五年期間共上繳國家稅金2046萬元，為增加國家和廣西地方的財(cái)政收入做出貢獻(xiàn)。四年投入固定資產(chǎn)681.2萬元，提高了我院技術(shù)裝備水平和勞動(dòng)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)了自我積累、自我完善、自我更新、自我發(fā)展的良性循環(huán)。幾年來，國有資產(chǎn)保值增值率達(dá)168％，確保了企業(yè)發(fā)展后勁。并用創(chuàng)收盈余建立了科研獎(jiǎng)勵(lì)基金，重獎(jiǎng)獲得科研成果獎(jiǎng)的科技人員。事業(yè)發(fā)展基金有一定的積累，購置、更新了較多的科研儀器設(shè)備，改善了科技人員的工作、生活條件，科技人員的收入也有較大的提高，從2023年全院人均收入2.9萬元增加到5.6萬元，正確處理了國家、集體、個(gè)人三者利益關(guān)系，所以說科技經(jīng)濟(jì)承包責(zé)任制是可行的。

2023年在南寧市開展納稅信用等級評定中，經(jīng)南寧市國家稅務(wù)局、南寧市地方稅務(wù)局、自治區(qū)地方稅務(wù)局直屬稅務(wù)分局聯(lián)合評定，我院及廣西建科院監(jiān)理公司在自治區(qū)稅務(wù)局

能使鋼的內(nèi)部組織致密，提高鋼的強(qiáng)度。在超低碳鋼（C≤0.005%、N≤0.004%）中參與適量的鈦和鈮，使鋼中C、N原子被固定成碳氮化合物〔Ti（C，N）、Nb（C，N）〕來保證鋼板的深沖性能。

鋼中添加鈮的一個(gè)主要作用優(yōu)點(diǎn)是可使鋼在成分和產(chǎn)品規(guī)格范圍較寬的狀況下獲得優(yōu)良的力學(xué)性能。含鈮鋼微合金加強(qiáng)的主要機(jī)制有固溶加強(qiáng)、晶粒細(xì)化、析出加強(qiáng)。

鈮的首要作用是細(xì)晶加強(qiáng)。鈮是強(qiáng)碳氮化物形成元素，在鋼中與碳、氮結(jié)合可形成NbC～NbC0.87、Nb（CN）、NbN等中間相。在再結(jié)晶過程中，因NbC、NbN、Nb（CN）對位錯(cuò)的釘扎和阻止亞晶界的遷移使得再結(jié)晶時(shí)間大大延長，且隨析出量的增加而增大。

鈮的另一個(gè)重要作用是析出加強(qiáng)，Nb的碳氮化物析出相作為障礙物與可動(dòng)位錯(cuò)的交互作用是造成析出加強(qiáng)的本質(zhì)。

在鈮含微量時(shí)，鈮的加強(qiáng)能力大于鈦。為儉約合金元素，降低鋼的生產(chǎn)成本，目前國內(nèi)外大量應(yīng)用熱軋含鈮鋼板生產(chǎn)汽車縱梁和