第二章白车身用材料.docx

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第二章白车身用材料

车身用材料大致可分为二大类：

金属材料：

碳钢件、合金钢件、铸铁件。

是汽车用材的主体，单以重量而言，占全车65%-80%。

钢板、铸铁等重金属材料；铝、镁、钛等轻金属及其合金材料、泡沫金属等

国内：

宝钢、攀钢、武钢、马钢；国外：

新日铁、俄罗斯、南非、浦项制铁。

碳钢：

指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金，因其冶炼方便，易加工，价格便宜，性能可以满足一般工程使用要求，所以是汽车工业用材的主体，占汽车用材总量的3/4左右。

铸铁：

碳的质量分数在2.11%-6.69%的铁碳合金称为铸铁，汽车上约50%-70%的金属材料为铸铁。

具有优良铸造性能、切削加工性能及耐磨和减振性能，生产工艺简单、成本低，应用广泛。

常把铁和铁碳合金称为黑色金属，把黑色以外的其他金属称为有色金属。

合金钢：

在碳钢的基础上，为获得某种特定性能，有目的加入一种或多种的元素的钢，加入的元素称为合金元素，铝、铜、钛、镍、锰、硅、钨、钒、氮、磷、镁等。

非金属材料：

工程塑料、橡胶、汽车玻璃、织物、黏合剂、非金属泡沫材料、非金属复合材料。

汽车车身常用金属型材

钢板：

薄钢板、厚钢板、特殊钢板

钢管：

无缝钢管，有缝钢管

型钢：

种类很多，根据断面形状可分为简单断面型钢（圆钢，方钢，角钢等）和复杂断面型钢（槽钢和工字钢等）。

多用于制作车架、梁等车身底部构件。

有色金属薄板：

车身板件中使用较多的主要有铜薄板（冷轧纯铜薄板和冷轧铜合金薄板）和铝薄板（纯铝薄板和铝合金薄板）两种。

白车身零件一般都采用薄钢板（δ≤3mm，下同，但按照我国传统的分法，一般是小于或等于4mm）材料冲压成型而成，白车身常用薄板材料品种如下。

厚度小于2mm的深冲压用冷轧薄钢板和钢带一般用于冲压汽车车身的复杂汽车覆盖件。

按冲压级别区分为超深冲拉深级（IF）,最复杂拉深级（ZF）和很复杂拉深级（HF），复杂拉深级（F）。

厚度小于4mm的冷轧薄钢板的拉深级别分为：

最深拉深级（Z）,深拉深级（S）和普通拉深级（P）。

按钢板的表面质量分为四组：

Ⅰ：

特别高级的精整表面（表面分为无光泽和有光泽）；Ⅱ：

高级的精整表面；Ⅲ：

较高级的精整表面；Ⅳ：

普通的精整表面。

按钢板轧制尺寸精度（厚度公差）分类，钢板的尺寸精度或厚度公差为：

A：

高级精度；B：

较高级精度。

C:

一般精度。

汽车白车身（除少数高档轿车外）的绝大部分材料采用冷轧钢板。

冷轧钢板的延伸率范围较广（28%-42%不等），抗拉强度从250-270N/mm2不等，适用于车身内外蒙皮和各种结构件。

1、普通冷连轧低碳钢系列

常用牌号：

DC01（St12）、DC03（St13）、DC04（St14、St15）、DC05、DC06（St16）。

牌号含义：

D——冲压用钢“Drawing”的缩写，C——冷轧板“ColdRolledPlate”的缩写，“01—07”是材料的等级，数字越大等级越高。

（St——德文“Stahl”的缩写，“12—16”是材料的等级，数字越大等级越高；St12、St13、St14、St15、St16是老牌号，宝钢从2005年开始就不使用了。

）

2、加磷高强度冷连轧钢系列

常用牌号：

B170P1，B210P1，B250P1B180P2（BP340），B220P2（BP380），化学成分如表3所示，力学性能和用途如表4所示。

牌号含义：

B—宝钢的缩写，170—屈服极限的下限值MPa，P—含磷强化，1—超低碳，2—低碳。

（注：

BP340、BP380是老牌号，宝钢已经不用）

3、热烘烤硬化钢系列

常用牌号：

B180H1、B180H1、B180H2（BH340），化学成分如表5所示，力学性能和用途如表6所示。

牌号含义：

B—宝钢的缩写，180—屈服极限的下限值，H—热烘烤强化，1—超低碳，2—低碳。

（注：

BH340是老牌号，宝钢已经不用）

4、双相高强度冷连轧钢系列

常用牌号：

B340/590DP、B400/780DP，化学成分如表7所示，力学性能和用途如表8所示。

牌号含义：

B—宝钢的缩写，340/590—屈服极限的下限值/抗拉极限的下限值，DP—双相钢（duaiphasesteel）的缩写。

5、汽车结构用热轧钢板系列

常用牌号：

SAPH370、SAPH440、QSTE420TM、B510L，化学成分如表9所示，力学性能如表10所示。

牌号含义：

S—“Steel”的缩写，A—汽车结构用（AutomotiveStructure），P—“Plae”的缩写，H—热（Heat），340—屈服极限的下限值。

QSTE420TM、B510L—冷成型热轧汽车结构用钢板，用于要求良好的冷成型性能并有较高或高强度要求的汽车大梁、横梁等汽车结构件。

6、低合金高强度冷连扎钢系列

常用牌号：

B340LA、B410LA，化学成分如表11所示，力学性能和用途如表12所示。

牌号含义：

B—宝钢的缩写，340—屈服极限下限值，LA—低合金钢（Lowalloy）的缩写。

7、冷连轧碳素钢板系列

常用牌号：

SPCC、SPCD、SPCE、SPCEN，化学成分如表13所示，力学性能如表14所示。

牌号含义：

S—“Steel”的缩写，P—板“Plae”的缩写，C—冷轧板“ColdRolledPlae”的缩写，C—表示材料的等级和用途（C表示一般用，D表示冲压用，E表示深冲压用，D表示特深冲压用，G表示超深冲压用）。

8、冷成形用热轧钢板系列

常用牌号：

SPHC、SPHD、SPHE，化学成分如表15所示，力学性能和用途如表16所示。

牌号含义：

S—“Steel”的缩写，P—板“Plate”的缩写，H—热“Heal”的缩写。

C—商业“Commercial”的缩写，D—冲压用，E—深冲压用。

材料表示方法

材料表示由牌号+厚度规格组成，例如厚度为2.0mm的SPCD表示为：

SPCD2.0t，（t表示为厚度，单位为mm）

在工业上，钢铁材料（包括碳钢在内）必依其化学成份，使用一定的编号以利于选用，这是基本的认识。

目前，在我国较常用的规格有三种：

中国国家标准（CNS）、日本工业标准（JIS）、美国钢铁学会－美国汽车工程师学会（AISI-SAE）。

另外德国工业标准（DIN）和美国统一标准编号（UNS）相关业界有时也会采用。

而其它还有常见的各国规格名称。

1．中国国家标准（CNS）

（1）钢铁的规格

中国国家标准CNS是ChineseNationalStandard的简写，CNS对钢铁材料的编号主要依据CNS109G1001（公布：

民国36年3月，修订：

民国85年3月）原则上由下列三部分组成：

第一部分为材质，钢铁材料大部分以S（Steel钢）或F（Ferrum铁）

表示。

第二部分有两种不同的表示法；

a．表示标准名称或是制品用途。

常用的有－P：

Plate（薄板）、T：

Tube（管）、U：

Use（特殊用途）

W：

Wire（线材）F：

Forging（锻造）C：

Casting（铸造）

例：

SPCC：

Plate，钢板（冷轧）。

SUP：

UseSpring，弹簧用钢

b．用于结构的钢料（包括结构用碳钢及合金钢），代表主要合金元素或含碳量（结构用碳钢时），表示含碳量时，通常以含碳量之100倍数值表示，

例：

SCM420：

铬钼钢，第420种

S25C：

碳钢，含碳量0.25％。

第三部分为该材料之种类号码，或是最低抗拉强度、降伏强度。

若是表示最小抗拉强度或最小降伏强度，通常以三位数字表示。

例：

SCM420表示铬钼钢中编号420的材料

STB340表示锅炉及热交换器用钢，抗拉强度不

低于340N/mm2。

以与合金量之表示法有所区别。

常用于建筑结构用等不须规定含碳量钢料的场合。

注：

机械结构用钢料的符号

机械结构用钢料使用很广，因此CNS2608G2018特别在附录2中说明适用范围及其符号所代表的意义：

适用范围：

机械结构用碳钢钢料及结构用合金钢钢料种类符号之组成。

a．符号顺序为钢之主要合金元素、主要合金元素含量或代表值、附加符号。

其中除钢之代表符号S、碳之符号C之外。

附加符号由第一群及第二群组成，

第一群—为钢料为改善其性质（例如切削性）所添加的特殊元素

（例）改善切削性之添加元素

基本钢

附加符号

铅添加钢

L

硫添加钢

S

钙添加钢

U

第二群—为钢料除化学成份之外的保证特性

（例）保证特殊特性之添加符号

特性

附加符号

硬化能保证钢

H

表面硬化用钢

K

（例）

S30C：

碳钢，含碳量0.30﹪

S20C4：

碳钢，含碳量0.20﹪第四种构造用碳钢

S（55）C：

一般构造用碳钢，最小抗拉强度55kg/mm2

S85WMo（HS）：

含碳量0.85﹪的钨钼高速钢

OS90C（T）：

以平炉炼钢法提炼，含碳量0.9﹪的工具钢

b．碳含量的代表值。

（2）铝及铝合金的规格

铝及铝合金之种类及符号系依CNS2068H3021之规定，适用范围为锻铝、锻铝合金（以下简称锻铝合金）及铸铝、铸铝合金（以下简称铸铝合金）之合金种类及炼度符号。

锻铝合金之编号依其合金成分，共分1xxx~8xxx系，另有9xxx系为备用，，铸铝合金之规格亦分1xxx~9xxx九系，其中6xxx系为备用，这些已如第九章所述。

而所谓”炼度”系指”制造过程中，依加工、热处理等条件之差异所获得机械性质之区分”。

炼度符号又分为基本符号与细分符号。

基本符号为一字英文字母（大写），细分符号为一位数字或多位数字组合并附在基本符号之后。

a．基本符号

铝合金的炼度基本符号分为四种。

b．细分符号

铝合金炼度之基本符号H及T之细分符号，依下列规定。

锻铝合金的编号及化学成分。

一、轿车车身用钢板

热轧软钢板：

含碳量一般在0.15％以下，硬度低、抗拉强度不高。

主要用于挡泥板、地板、行李箱铰链、保险杠等。

冷轧软钢板：

相比热轧软钢板加工性能好，且表面美观。

如Q215、碳钢和低合金结构钢冷扎钢板、10F、08F、优质碳素结构钢冷轧薄钢板等，用于车身外板、零件的外壳、车顶板、行李箱盖、发动机罩、车门内外板、保险杠、挡泥板等。

高强度钢板：

抗拉强度相当高，具有很强的抗破坏能力。

用于车身外板、翼子板等。

表面处理钢：

镀锌钢板、锌粉漆涂装钢板等，防腐蚀性能好。

用于车门、车顶内衬板、下护板、车身底部等。

汽车车身用钢（3类）：

汽车车身外板用钢：

汽车车身外板用钢主要用于制造前、后、左、右车门外板、发动机罩外板、行李箱盖外板等零件。

汽车车身外板应具很好的成形性,抗腐蚀性和抗凹性以及良好的点焊性,汽车车身外板多用镀层板,以满足汽车外板4年运行无锈斑的防腐要求（最近欧洲提出了防腐性更高的要求,即外板的防腐性能与汽车同寿命）,为了提高抗凹性,汽车外板的钢板多用BH钢（烘烤硬化钢）,IF增磷钢以及高成形性的冷轧退火双相钢（如DP30260等）,以减薄厚度,保证抗凹性;涂层板多用热镀锌板、热镀锌铁板、电镀锌板以及电镀锌-Ni板等,用合金镀层板的目的是减薄镀层厚度,提高结合力,改善点焊性,减少焊接车间锌污染。

汽车车身内板用钢（四门两盖的内板用钢）：

汽车车身内板零件比外板形状更为复杂,要求车身内板用钢应具有更高的成形性和深冲性能,因此车身内板多用冲压成形性和深冲性能优良的IF（无间隙原子钢）钢,少量用IF-增磷钢;其镀层要求与外板类同,热镀Zn2Fe板或电镀Zn2Ni板;由于合金镀层较薄,为防止运输或冲压时对镀层的损伤,通常在镀层板的表面再涂一层有机薄膜,既保护镀层,又改善冲压性能,并可减少冲压摩擦和镀层损伤,改善板材成形性。

汽车车身结构件用钢—先进高强度钢：

高强度钢板的种类主要有：

加Si、Mn、P等固溶强化型；加Nb、Ti、V等析出硬化型；复合组织型、双相型和回复退火型等。

高强度钢板的抗拉强度一般在600N/m㎡以上，其破坏强度为低碳钢板的2～3倍。

车身结构件或者白车身（BIW）,既和汽车碰撞安全有关,又和汽车轻量化密切相关;因此选材要求既有高强度,又有良好的塑性。

先进高强度钢（ad2vancedhighstrengthsteel,AHSS）由于具有较好的应变分布能力和较高的应变硬化特性,力学性能更加均匀,因而其回弹量的波动小;同时这类钢具有更好的碰撞特性和更高的疲劳寿命;因此采用这类钢具有更多的降低板厚、减薄规格的可能。

二、轻金属及其合金材料

铝及其铝合金

汽车用的铝材主要为铝板材、挤压材、铸铝及锻铝。

铝板开始用于车身发动机罩外板、前翼子板、顶盖，后来又用于车门、行李箱盖板。

其他应用有车身结构、空间框架、外覆盖件和车轮等构件，如车身、冷气设备、发动机缸体、气缸盖、悬架支架、座椅等。

此外，铝合金还广泛用于汽车电器和导线上，铝基复合材料也可用于制动刹车片和一些高性能结构件上。

用于汽车车身的铝合金板材有：

Al-Cu-Mg（2000系），Al-Mg（5000系）和Al-Mg-Si（6000系）。

　6000系合金中主要的合金元素是Mg和Si,并形成Mg2Si相,属于热处理可强化铝合金。

Al2Mg2Si合金具有较高的强度、较好的塑性和优良的耐腐蚀性。

6000系的铝合金综合性能良好，可用于冲压发动机罩盖，具有烘烤硬化效应；2000系合金属于Al2Cu2Mg系,是一种热处理可强化的铝合金,其具有优良的锻造性、较高的强度和良好的焊接性能,强化相为CuMgAl2和CuAl2。

2000系合金具有很好的烘烤强化效应,但其抗腐蚀性则比其它系列的铝合金差；5000系的铝合金成形性更好，可用于一些复杂形状的冲压件，　5000系合金中Mg是主要的合金元素,固溶于铝基体中,形成固溶强化效应,是一种热处理不可强化的铝合金。

Al2Mg合金具有良好的抗腐蚀性和焊接性。

SG1122T4A的车身铝合金板材,硬度比普遍铝板高115倍,同时具有良好的冲压加工性。

，国外轿车的车身主要以板材、挤压材等变形铝材为主。

美、日和欧洲等国的轿车车身用铝主要有2000系，5000系，6000系和7000系等合金。

在纯铝中加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn、稀土等合金元素配制成各种铝合金,再经冷变形强化、细晶强化、固溶强化

普通冷连轧低碳钢的化学成分如表1所示，力学性能和用途如表2所示。

表1普通冷连轧低碳钢化学成分

牌号

国家（企业）标准

化学成分（%）

C

Si

Mn

P

S

Alt

Ti

DC01（ST12）

Q/BQB403-2003

≦0.10

-

≦0.50

≦0.035

≦0.025

≧0.025

DC03（St13）

Q/BQB403-2003

≦0.08

-

≦0.45

≦0.030

≦0.025

≧0.025

DC04（St14）

Q/BQB403-2003

≦0.08

-

≦0.40

≦0.025

≦0.020

≧0.020

DC06（St16）

Q/BQB403-2003

≦0.006

-

≦0.30

≦0.020

≦0.020

≦0.015

≦0.20

DC07

Q/BQB403-2003

≦0.006

-

≦0.25

≦0.020

≦0.020

≦0.015

≦0.20

表2普通冷连轧低碳钢力学性能和用途

牌号

标准

力学性能

屈服强度

抗拉强度

伸长率

<0.70

伸长率

0.7~<1.0

伸长率1.0~<1.6

伸长率

≧1.6

用途

DC01（ST12）

Q/BQB403-2003

130-260

≧270

≧28

≧30

≧32

≧34

一般用

DC03（St13）

Q/BQB403-2003

120-240

≧270

≧32

≧34

≧35

≧36

冲压用

DC04（St14）

Q/BQB403-2003

120-210

≧270

≧36

≧38

≧39

≧40

深冲用

DC06（St16）

Q/BQB403-2003

100-180

≧250

≧39

≧40

≧41

≧42

超深冲用

DC07

Q/BQB403-2003

100-150

≧250

≧42

≧44

≧44

≧44

特深冲用

2、加磷高强度冷连轧钢系列

常用牌号：

B170P1，B210P1，B250P1B180P2（BP340），B220P2（BP380），化学成分如表3所示，力学性能和用途如表4所示。

牌号含义：

B—宝钢（Baosteel）的缩写，170—屈服极限的下限值，P—含磷强化，1—超低碳，2—低碳。

（注：

BP340、BP380是老牌号，宝钢已经不用）

表3加磷高强度冷连轧钢化学成分

牌号

标准

化学成分（%）

C

Si

Mn

P

S

Alt

Ti

B170P1

Q/BQB411-2003

≦0.006

-

≦1.00

≦0.08

≦0.025

≧0.015

≦0.20

B210P1

Q/BQB411-2003

≦0.008

-

≦1.20

≦0.10

≦0.025

≧0.015

≦0.20

B250P1

Q/BQB411-2003

≦0.008

-

≦1.20

≦0.12

≦0.025

≧0.015

≦0.20

B180P2（BP340）

Q/BQB411-2003

≦0.08

-

≦0.80

≦0.120

≦0.025

≧0.020

-

B220P2（BP380）

Q/BQB411-2003

≦0.01

-

≦1.00

≦0.120

≦0.025

≧0.020

-

表4加磷高强度冷连轧钢力学性能和用途

牌号

标准

力学性能

屈服强度

抗拉强度

伸长率

0.6~<1.0

伸长率

1.0~<1.6

伸长率

≧1.6

用途

B170P1

Q/BQB411-2003

170-260

≧340

≧36

≧38

≧40

冲压用

B210P1

Q/BQB411-2003

210-310

≧390

≧32

≧34

≧36

一般用

B250P1

Q/BQB411-2003

250-360

≧440

≧30

≧32

≧34

结构用

B180P2（BP340）

Q/BQB411-2003

180-280

≧340

≧30

一般用

B220P2（BP380）

Q/BQB411-2003

220-320

≧380

≧28

结构用

3、热烘烤硬化钢系列

常用牌号：

B180H1、B180H1、B180H2（BH340），化学成分如表5所示，力学性能和用途如表6所示。

牌号含义：

B—宝钢（Baosteel）的缩写，180—屈服极限的下限值，H—热烘烤强化，1—超低碳，2—低碳。

（注：

BH340是老牌号，宝钢已经不用）

表5热烘烤硬化钢化学成分

牌号

标准

化学成分（%）

C

Mn

P

S

Alt

Nb

B140H1

Q/BQB416-2003

≤0.006

≤0.40

≤0.04

≤0.020

≥0.015

≤0.10

B180H1

Q/BQB416-2003

≦0.008

≦1.00

≦0.08

≦0.020

≧0.015

≦0.10

B180H2（BH340）

Q/BQB416-2003

≤0.020

≤0.40

≤0.12

≤0.0250

≥0.020

－

表6热烘烤硬化钢力学性能和用途

牌号

标准

力学性能

屈服强度

抗拉强度

伸长率

用途

B140H1

Q/BQB416-2003

140-230

≧270

≧41

深冲压用

B180H1

Q/BQB416-2003

180-280

≧340

≧35

冲压用

B180H2（BH340）

Q/BQB416-2003

180-280

≧340

≧32

冲压用

4、双相高强度冷连轧钢系列

常用牌号：

B340/590DP、B400/780DP，化学成分如表7所示，力学性能和用途如表8所示。

牌号含义：

B—宝钢（Baosteel）的缩写，340/590—屈服极限的下限值/抗拉极限的下限值，DP—双相钢（duaiphasesteel）的缩写。

表7双相高强度冷连轧钢化学成分

牌号

标准

化学成分（%）

C

Si

Mn

P

S

Alt

B340/590DP

Q/BQB418-2003

≦0.18

≦0.80

≦2.20

≦0.035

≦0.030

≧0.020

B400/780DP

Q/BQB418-2003

≦0.20

≦0.80

≦2.50

≦0.035

≦0.030

≧0.020

表8双相高强度冷连轧钢力学性能和用途

牌号

标准

力学性能

屈服强度

抗拉强度

伸长率

0.6~<1.0

伸长率

1.0~<1.6

伸长率

≧1.6

用途

B340/590DP

Q/BQB418-2003

340-500

≧590

≧16

≧18

≧20

结构件、加强件

B400/780DP

Q/BQB418-2003

400-590

≧780

-

≧14

≧16

加强件、防撞件

5、汽车结构用热轧钢板系列

常用牌号：

SAPH370、SAPH440、QSTE420TM、B510L，化学成分如表9所示，力学性能如表10所示。

牌号含义：

S—“Steel”的缩写，A—汽车结构用（AutomotiveStructure），P—“Plae”的缩写，H—热（Heat），340—屈服极限的下限值。

QSTE420TM、B510L—冷成型热轧汽车结构用钢板，用于要求良好的冷成型性能并有较高或高强度要求的汽车大梁、横梁等汽车结构件。

表9汽车结构用热轧钢板化学成分

牌号

标准

化学成分（%）

C

Si

Mn

P

S

Ti

Nb

Alt

SAPH370

Q/BQB310-2003

≦0.21

≦0.30

≦0.75

≦0.035

≦0.035

≧0.010

SAPH440

Q/BQB310-2003

≦0.21

≦0.30

≦1.50

≦0.030

≦0.025

≧0.010

QSTE420TM

Q/BQB10-2003

≦0.12

≦0.50

≦1.50

≦0.030

≦0.025

≦0.22

≦0.09

≧0.020

B510L

Q/BQB310-2003

≦0.18

≦0.30

≦1.60

≦0.030

≦0.025

-

≦0.06

-

表9汽车结构用热轧钢板力学性能

牌号

标准

力学性能

抗拉

强度

屈服

强度

伸长率

1.6

~<2.0

伸长率

2.0

~<2.5

伸长率

2.5

~<3.15

伸长率

3.15

~<4.0

伸长率

4.0

~<6.3

伸长率