钢板基础知识大全
现在汽车车身主要的原材料是钢板,无论是承载式车身,非承载式车身。按照钢板的生产工艺分主要可分为热轧钢板和冷轧钢板两大类。 一、钢板的种类
冷轧钢板生产工艺(宝钢):矿石-高炉炼铁-转炉炼钢-连铸(板坯)-热连轧-酸洗-冷连轧-连续退火(-热镀锌)-卷取/其他(电镀锌/纵剪成带/横剪成板/)
热轧钢板生产工艺(宝钢):矿石-高炉炼铁-转炉炼钢-连铸(板坯)-除鳞-精轧-冷却-卷取-热轧卷(-冷轧)-矫直/纵剪/横剪
二、表征钢板的主要力学性能指标
强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标,是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示,即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示,常用单位为MPa。
屈服强度:金属试样在拉力试验过程中,载荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象,称为“屈服”。产生屈服现象时的应力,即开始产生塑性变形时的应力,称为屈服点,用符号σs表示,单位为MPa。一般的,材料达到屈服强度,就开始伴随着永久的塑性变形,因此其是非常重要的指标。
抗拉强度:金属试样在拉力试验时,拉断前所能承受的最大应力,用符号σb表示,单位为MPa。
伸长率:金属在拉力试验时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原始标距长度的百分比,称为伸长率。用符号δ表示。伸长率反映了材料塑性的大小,伸长率越大,材料的塑性越大。
应变强化指数n:钢材在拉伸中实际应力-应变曲线的斜率。其物理意义是,n值高,表示材料在成形加工过程中变形容易传播到低变形区,而使应变分布较为均匀,减少局部变形集中现象,因此n值对拉延胀形非常重要。
塑性应变比r值:r值表示钢板拉伸时,宽度方向与厚度方向应变比之比值。r值越大,表示钢板越不易在厚度方向变形(越不容易开裂),深冲性越好。
表一 典型的冷轧钢板性能表 EL 1.0-1.6
牌号 DC01(ST12) DC03(ST13) DC04(ST14) DC05(BSC2) DC06(ST16) BLC BLD BUSD BUFD BSUSD 三、钢板表面质量
级别 较高级的精整表面 高级的精整表面 FC(O4) 代号 FB(O3) 特征 表面允许有少量不影响成型性及涂、镀附着力的缺陷,如划伤、压痕、麻点、辊印及氧化色 产品二面种较好的一面无肉眼可见的明显欠缺,另一面必须至少达到FB的要求 超高级别的精整表面 FD(O5) 产品二面中较好的一面不得有任何缺陷,即不能影响涂漆后的外观质量货电镀后的外观质量,另一面至少达到FB级 σS 130-260 120-240 120-210 110-190 130-260 140-270 120-240 120-210 120-190 110-180 σb ≥270 ≥270 ≥270 ≥260 ≥270 ≥270 ≥270 ≥260 ≥250 ≥250 EL 32 35 39 40 41 40 42 44 46 48 r - - 1.5 1.8 2.0 - 1.4 1.6 1.8 2.0 n - - 0.18 0.20 0.22 - 0.18 0.20 0.21 0.22 C% ≤0.10 ≤0.08 ≤0.08 ≤0.008 ≤0.006 ≤0.10 ≤0.08 ≤0.01 ≤0.008 ≤0.006 P% ≤0.035 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.020 ≤0.020 ≤0.035 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.020 ≤0.020 Mn% ≤0.50 ≤0.45 ≤0.40 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.50 ≤0.45 ≤0.40 ≤0.30 ≤0.30 四、强化因素
一般的,材料的性能由组织(结构)决定,组织由成分(工艺)决定,他们之间构成一个四面体。钢板也是这样,钢板的强化主要是靠成分和组织,下面拿加磷钢和烘烤硬化钢举例说明。
加磷钢:一般的,强化钢板的元素主要有C、Mn、Ti、Nb、Al等,有害的元素主要是P和S。实际上P的强化作用非常明显,仅次于C,但是数量要达到0.04%以上才能使强化作用超过有害的部分,体现出强化作用。加磷钢正是基于这种原理制造的。主要有B170P1, B210P1, B250P1, B180P2(BP340), B220P2(BP380) 。
牌号 B170P1 B210P1 B250P1 B180P2(BP340) B220P2(BP380) 烘烤硬化钢:
烘烤硬化钢是指在低碳或者超低碳钢中保留一定量的固溶碳原子,必要时加入磷等固溶强化元素来提高强度,钢板成形后经过涂漆烘烤处理后强度进一步提高,同时这种钢板具有很好的成形性能。主要有: 牌号 B140H1 B180H1 B180H2 屈服强度Mpa 140-230 180-280 180-280 抗拉强Mpa ≥270 ≥340 ≥340 延伸率 41 35 - 烘烤硬化值 ≥30 ≥30 ≥30 C% ≤0.006 ≤0.008 ≤0.02 P% ≤0.04 ≤0.08 ≤0.12 Mn% ≤0.4 ≤1.00 ≤0.40 屈服强度Mpa 170-260 210-310 250-360 180-280 220-320 抗拉强度 Mpa ≥340 ≥390 ≥440 ≥340 ≥380 C% ≤0.006 ≤0.008 ≤0.008 ≤0.08 ≤0.10 P% ≤0.08 ≤0.10 ≤0.12 ≤0.12 ≤0.12 Mn% ≤1.00 ≤1.20 ≤1.20 ≤0.80 ≤1.00 DIN标准手册3中所规定的DIN及SEW中钢牌号的组成及其主要符号(完) 序号 特 定 命 名 方 法 低碳钢钢板: St+0~30的数字+表示表面状况或处理类别的字母和数字。 1 例:St4LG, LG-轻平整; St01Z200, Z-热镀锌,锌层量200g/m2; 对直接用于进一步加工(变形)的热轧板牌号,在St后加上字母W表示。 非合金钢的压力容器(锅炉)用钢板: 2 H+表示强度等级的罗马数字Ⅰ~Ⅳ 3 变压器用板: 表示质量等级的字母A~F+连续的数字,例:A3; 极簿板及镀锡板: T(Tempergrade)+硬度平均值,并以下列字母对镀锡层的种类及厚度进行补充描述: 4 H-热镀锡;E-等厚镀锡;D-差厚镀锡 镀锡层重量采用以g/m2为单位的数值表示,例H15/15 为了进一步地标志出钢的特性和制造方法、热处理状态及用途等特性,使用附加字母进行标志,当涉及熔炼和脱氧方式时一般将字母置于原牌号前;当涉及处理状态时一般将字母置于原牌号之后。 字母 含 义 例 字母 含 义 例 N A 耐时效钢 Ast35 正火处理 C45N P 适合于锻压加工的钢 PSt37-3 B 热处理以改善加工性能 42CrMo4B QSt37-3 q,Q 具有良好冷变形性能的钢 Cq45 BF 热处理以得到一定抗位强度 16MnCr5BF R 镇静钢或半镇静钢 RSt37-2 BG 热处理得到铁素体-珠光体组织 20MoCr5BG Ro 适用于制造焊管用 RoSt37-3 C 进行处理以得到可剪切性 100Cr6C RR 特殊镇静钢 RRSt13 E 要求具有-50C冲击功最小值的细晶EStE TM 控制轧制钢 StE360.7TM 粒结构钢 T.TT 低温韧性钢 TstE460 f 火焰淬火和感应淬火 Cf54 U 沸腾钢(非镇静钢) Ust37-2 G 软化退火 Ck45G U 非处理钢 St37-2U V k 低含S和P的非合金优质钢 Ck35 W 经调质处理的钢 StE460V 工具钢 C45W K 适用于轧制成型的钢 KSt37-2 W 耐热钢 WstE 355 WT K 冷拉拔钢 St37K Z 耐大气腐蚀钢 WTSt37-3 有特别冷变形性能的冷轧板 ZSt37-3 L 对应力裂纹腐蚀不敏感钢 LstE36 Z 按SEL096规定对厚度方向性能St52-3Z15 (断面收缩率)有一定要求的钢 含硫量带上下限(约0.20~0.40) m 的非合金优质钢 Cm45 Z 金 属 热 处 理
简 述
金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
金属热处理的工艺:
热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程,有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接,不可间断。 加热是热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多,最早是采用木炭和煤作为热源,进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制,且无环境污染。利用这些热源可以直接加热,也可以通过熔融的盐或金属,以至浮动粒子进行间
热镀锌 St10Z 接加热。
金属加热时,工件暴露在空气中,常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低),这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热,也可用涂料或包装方法进行保护加热。 加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一,选择和控制加热温度 ,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异,但一般都是加热到相变温度以上,以获得高温组织。另外转变需要一定的时间,因此当金属工件表面达到要求的加热温度时,还须在此温度保持一定时间,使内外温度一致, 使显微组织转变完全,这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时,加热速度极快,一般就没有保温时间,而化学热处理的保温时间往往较长。
冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤,冷却方法因工艺不同而不同,主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢,正火的冷却速度较快,淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求,例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同,每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺,可获得不同的组织,从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属,而且钢铁显微组织也最为复杂,因此钢铁热处理工艺种类繁多。
整体热处理是对工件整体加热,然后以适当的速度冷却,以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
退火是将工件加热到适当温度,根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间,然后进行缓慢冷却,目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态,获得良好的工艺性能和使用性能,或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却,正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
淬火是将工件加热保温后,在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬,但同时变脆。为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为回火。退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”,其中的淬火与回火关系密切,常常配合使用,缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同,又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺,称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。
把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行,使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理;在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理,它不仅能使工件不氧化,不脱碳,保持处理后工件表面光洁,提高工件的性能,还可以通入渗剂进行化学热处理。
表面热处理是只加热工件表层,以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上给予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。
化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质(气体、液体、固体)中加热,保温较长时间,从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后,有时还要进行其他热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。
热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说,它可以保证和提高工件的各种性能 ,如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态,以利于进行各种冷、热加工。
例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁,提高塑性 ;齿轮采用正确的热处理工艺,使用寿命可以比不经热处理的齿轮成倍或几十倍地提高;另外,价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能,可以代替某些耐热钢、不锈钢 ;工模具则几乎全部需要经过热处理方可使用。
概述
随着社会和科学技术的发展,对钢材的作用性能要求越来越严格,目前提高钢材性能的方法主要有以下两点:1),在钢中特
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