allofcar 2007-11-15 11:39
日本在汽车面板用薄板的技术上取得了很大进步
根据国际钢铁协会的计划，要求对汽车面板部件进一步实施高强度化，日本在汽车面板用薄板上进行了骨架结构部件的高强度化，取得了很大进步。
综合媒体11月14日报道，现在日本的汽车面板用薄（钢）板，是伴随上世纪70年代连铸的扩大而从沸腾钢向镇静钢种的转换，从70年代中期到80 年代由箱式退火向连续退火的技术革新，80年代以后因超低碳钢熔炼技术的进步而以IF钢的普及和防锈性能强化作为目的的合金化熔融镀Zn（GA）钢板使用的扩大，90年代以后通过了CAFE（主体试验装置普通燃油节约）规章并经过与轻质材料（Al、Mg、树脂等）的竞争，在制造技术与产品质量方面都达到了世界领先的水平。特别是近年，为了减排CO2温室气体，社会进一步强化了对汽车车体轻量化和碰撞安全性的要求，对于即使特别重视美观性和外观质量的外面板，也实现了440MPa的高强度化。
1．面板用薄板的性能要求和材质设计
汽车面板部件可分类为以外侧面板和挡泥板为代表的由深冲成形要素支配的部件和以盖、罩、顶板及后货箱盖为代表的由凸肚成形要素支配的被称作盖物的部件。由于前者成形面积大且形状复杂，故原料板不仅须具备深冲成形性，还需具备凸肚成形的复合成形性；由于后者是被成形为塑性变形量较小的平坦形状，除要求面板的尺寸精度之外，还要求具有抗挠曲（即凸肚刚）性和抗凹痕性。用于面板部件的薄板厚度，内板为0.6至1.2毫米，外板为0.6至0.8毫米；在确保部件的凸肚刚性和耐凹痕性的前提下，进一步薄壁化的困难不少。
外层面板用薄板材质的设计方针如下：能适用于盖物等形状冻结性严格部位的钢板强度YS小于等于24kgf／毫米2（235MPa）、TS小于等于 45kgf／毫米2（440MPa）；以深冲深度小于等于40毫米的浅深冲挡泥板为例，在成为深冲性指标的钢板轧制方向（0度）、45度方向（45度）、垂直方向（90度）的平均r（即塑性应变比）值〔rm＝（40度＋2r45度＋r90度）／4〕与成为凸肚成形性指标的n值（加工硬化指数）处于对立关系条件下，当两特性保持平衡时，即可稳定冲压成形。
如外侧面板类大件面板，因变形样式、变形路径、变形量等不同的部位混在一起，故利用钢板的高强度化实现薄壁化变得更加困难。为了实现该部件的高强度化（薄壁化），材质目标的设定虽然困难，但在满足上述强度范围要求方面，为了使圆滑的材料能从挤压模表面流入，所采用的对策是提高钢板的r值并改善钢板表面的润滑特性。
2．BH型薄板的进步
在外侧面板涂漆后的烧结工序中，钢板的应变时效硬化（BH）性对提高其耐凹痕性是有效的。BH薄板经历了从箱式退火向连续退火的技术变革；进入 90年代以后，因快速从扩大了的低C钢向超低C钢的材料转换，从而变成了适宜于合金化熔融镀Zn的钢种设计。当前为了控制钢板的成形性和BH量，向钢中加入Nb、Ti等微合金化元素，以部分固定钢中的C元素的钢板已成了主流产品。
控制超低C系BH钢板中BH量的事例表明：C过剩型钢板在低退火中能获得目标BH量的半面，BH的变动量（ΔBH）大；反之，C、N化物形成元素 Nb过剩型钢板必须高温退火，从NbC的溶解度曲线能理解为ΔBH变小了。虽然并未规定BH量的上限规格，但为了使钢板兼具轧制后的常温延迟时效性，一般将30（规格下限值）至50MPa范围作为ΔBH的目标值，为此对钢的成分和退火条件进行了严格管理。
在确保盖物的耐凹痕性方面，一般要求钢板涂漆烧结处理后的屈服强度大于等于290MPa。为此，在塑性变形量小的盖物面板上，除提高低应变区域的加工硬化量之外，如何在板面上产生均匀的塑性变形是成形的特点。用于后述盖物面板部件的高强度薄板，除加工硬化特性之外，还具高BH性，可期待其成为能代替340MPa级BH钢板的下一代BH钢板。
3．可期待用于复杂形状大型面板的高强度薄板
在外侧面板等大型面板中，根据成形难度多采用以IF钢作为原板的270MPa级高r值型钢板。以IF钢为基础而谋求钢板的高强度化时，存在以下问题：（1）由于添加了固溶强化元素而提高了屈服强度；（2）由于P、Mn、Si等置换型固溶强化元素的多量加入而降低了合金化熔融镀Zn（GA）的适应性；（3）较之固溶强化了的母相，因晶界强度相对较低，使收缩凸缘成形部位（由二次加工脆化）造成的晶界裂纹更加明显化了。
近年，作为有望解决上述问题的面板用高强度薄板，开发并实用化了无析出带（precipi－tationfreezone简称PFZ）钢板。
试验研究表明：在将此钢板C含量提高到60ppm，而由NbC析出强化和细晶强化的重叠作用下，就有可能减少阻碍镀GA性的固溶强化元素的加入；该钢板在金属组织方面的特点是在晶界附近能形成比较析出物稀疏分布的无析出带区域（PFZ）。虽然钢板的YS和n值根据PFZ的体积率而变化，但在PFZ 为4％至9％范围的TS基本是一定的，这是由于在变形初期，PFZ从晶界附近促进了微小屈服；另一方面，F（铁素体）晶粒内因NbC的析出而强化，成了有 440MPa级强度的细晶粒组织，同时获得了较低的YS和高的n值之故。另外，在热轧母板组织细晶化的条件下，由于冷轧再结晶退火时r－纤维（〈111〉／／ND再结晶织构）的发达变得显著了，特别值得指出的是获得了晶粒直径－r值的平衡。
进一步的试验研究表明，为了抑制IF钢的二次加工脆性，使钢细晶化并加入微量B（硼）能改善钢的延性／脆性转变温度（DBTT），从而使IF钢获得优良的耐二次加工脆性。
4．期待能用于盖物面板部件的高强度薄板
在汽车用面板方面，日本一直重视着眼于组织控制的高r值型钢板的开发。然而研究表明：钢板成形时，从其在平面应力状态的屈服曲线可知，在提高了钢板平均r值（钢板被赋与塑性的各向异性）条件下，造成了是盖物面板变形样式的平面应变—等双轴凸肚变形区域YS的上升。其结果是在能以较小的塑性变形量获得较好形状冻结性的盖物面板上，能抑制均匀塑性变形的传播，增加面应变的发生倾向，从而促进表面的美观性。特别是由于钢板的高强度化不可避免造成屈服强度的上升，故在平面应变—等双轴凸肚变形领域的屈服应力会进一步增高。在欧洲汽车生产厂家实用化了的各向同性钢的平均r值约为1.0且有—Δr—小于等于 0.15（Δr＝〔r0度＋r90度－2r45度）／2〕的面内各向同性相同的效果，由于是加Ti的低C钢，在TS＝340至440MPa级钢板的单轴拉伸屈服强度σ0为300至340MPa。
因此，能期待具有—Δr—小于0.01的r值的面内各向同性，而且有与340MPa级BH钢板同等YS（σ0）和有440MPa级钢板TS的高n值型各向同性面板用薄板的实用化。
以上述特性作为目标而开发的440Mpa级合金化熔融镀Zn钢板，由于既保持了与340MPa级BH钢板大致同等水平的YS，又具有高的加工硬化特性（WH）和烧结硬化特性（BH），故能期待涂漆烧结后的YS达到350MPa，不损害耐凹痕性的盖物面板进一步的薄壁化。该钢板的平均r值大致为 1.0，且由于—Δr—小于0.1的各向同性，故在表面美观性和把手部周围的面精度，都能达到与340MPa级BH钢板相同的质量，且在耐凹痕性方面则大幅度超过了340MPa级HB钢板。
5．面板用薄板防锈设计的集成
汽车面板部件的防锈性能，是以对于外观腐蚀、端面腐蚀和穿孔腐蚀的寿命来评价的。特别是在厚度薄的面板用钢板上，边缘加工部等钢板接合部的穿孔腐蚀寿命左右车体的防锈设计。近年从实车的腐蚀结果可知，即使在镀Zn钢板上，若镀层失去了防锈效果，就会与无镀层处理钢板一样产生腐蚀行为。为了改善涂料粘附不良而易产生的穿孔腐蚀，须采用防锈辅助材料和适当增加镀Zn层厚度。
另一方面，从面板成形的观点，由于镀层使钢板的机械特性（特别是延性和深冲性）下降，是低熔点金属的Zn和冲模的粘合（附着）而提高了滑动阻力，卷边通过时沿冲模滑动可能使镀层相剥离，剥离粉可能在外表面上造成缺陷等问题会明显化。为了解决这些问题，在兼顾冲压成形性和镀层相耐剥离性的前提下，对镀层相中Fe的百分含量进行了管理；为改善难成形部件的滑动特性而对之进行了润滑皮膜处理。
6．面板部件的进一步高强度化技术
根据国际钢铁协会（IISI）的ULSAB（超高强度钢汽车外壳）及ULSAC（超高强度钢汽车挡板）计划，要求对汽车面板部件进一步实施高强度化。在前者中，为了实现外侧面板的轻量化作为目标，将0.6毫米厚度590MPa级DP（双相）钢板进行液压成形，促进了盖面板的美观性。特别是在采用无骨架结构的情况下，可以既确保部件刚性，又可以实现46％的轻量化（而在骨架结构下只能实现27％的轻量化）。
为了确认薄钢板液压成形面板的性能，当用盖模将590MPa级DP钢板进行液压成形时，也能获得与用原来方法成形小于240MPa级钢板相当的表面精度。并且，关于讲求表面美观的耐凹痕性，在原板的YS要高和利用液压而引入面板表面均匀塑性应变的条件下，在所有的评价位置都表现出了优良的耐凹痕性。
7．结语
文章介绍了汽车面板用薄板的技术进步：进行了骨架结构部件的高强度化；另一方面，不少的面板部件使用了270MPa级低C钢板，这是因为钢板的高强度化、薄壁化使得形状冻结性的问题不易解决；同时，有部分部件为了确保刚性而难以进一步实现薄壁化。
然而，因近年由计算机支持的CAE（设计技术）、用FEM（有限要素法）对薄板的成形解析和预测，采用液压伺服机构的高精度成形技术，以及上述的TWB等技术的进步，再结合钢板制作与成形技术，最大限度发挥钢板特性，即能确保生产出轻量而高刚性的汽车面板部件。
翠花上欢喜陀 2008-5-3 03:34
超好。。超强大
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