【文章內(nèi)容簡介】 l type)、高深衝加工型(High deepdrawing type)，與強(qiáng)度級(jí)之高降伏比型(High yield ratio type)與低降伏比型(Low yield ratio type)等6大類。表5 日本鐵鋼聯(lián)盟自動(dòng)車用規(guī)格(JFS)汽車用冷軋鋼板規(guī)格(JFS A2001) t=~種類記號(hào)規(guī)格(JSH)TS(MPa)YS(MPa)EL(%)r值烘烤硬化量(MPa)相當(dāng)於JIS用途強(qiáng)化方式軟鋼JSC270C270min.135~25539~48SPCC內(nèi)外板件JSC270D270min.125~21542~51.SPCDJSC270E270min.120~19044~52.SPCEJSC270F270min.110~17546~54.JSC260G270min.100~16548~56.烘烤硬化型 HJSC270H270min.125~21542~52.30min.外板件烘烤硬化JSC340H340min175~27536~46.30min.SPFC340H汎用型WJSC340W340min195~29535~45SPFC340結(jié)構(gòu)Member中柱Pillar支架固溶強(qiáng)化JSC370W370min195~29532~42SPFC370JSC390W390min235~34531~42SPFC390JSC440W440min275~38028~40SPFC440高降伏比型RJSC440R440min345~45025~37結(jié)構(gòu)Member支架析出強(qiáng)化JSC590R590min420~57017~32SPFC590高深衝型PJSC340P340min.155~24537~47.內(nèi)外板件固溶強(qiáng)化JSC370P370min.165~25535~45.JSC390P390min.195~29533~44.JSC440P440min.235~34530~41.低降伏比型YJSC590Y590min315~46018~33SPFC590Y內(nèi)板補(bǔ)強(qiáng)件防撞鋼樑保險(xiǎn)桿補(bǔ)強(qiáng)件雙相鋼JSC780Y780min410~63513~26JSC980Y980min.590~9309~20JSC1180Y1180min.835~12255~16依JFS A1001所規(guī)定的完整的熱軋鋼片種類符號(hào)如下(高深衝型高強(qiáng)度鋼板例)，謹(jǐn)就鋼片強(qiáng)化機(jī)構(gòu)不同與抗拉強(qiáng)度(TS)等級(jí)分類說明如下。表面粗度 例：≦Ra≦塗油種類記號(hào) 例：高潤滑性防銹油厚度公差、寬度公差、長度公差、平坦度、外觀區(qū)分機(jī)械性質(zhì)記號(hào) 例：無特殊要求化學(xué)成分記號(hào) 例：低Al要求鋼種記號(hào) 例：高深衝型鋼板 JSC440PJSC440PAN24222LD1. 軟鋼(260~270MPa)冷軋軟鋼的發(fā)展是最久也最成熟之鋼種，從使用低碳鋼到極低碳的IF(Interstitial Free)鋼，從批次退火(BA)到連續(xù)退火(CA)，不論是生產(chǎn)力、表面品質(zhì)及成形性，都可完全滿足汽車車體的需求。由於汽車用軟鋼主要用於汽車車體的鈑金件部分，特別注重材料的成形性、形狀凍結(jié)性等特性，因此軟鋼依照不同的加工程度的需求可以選擇不同的材料等級(jí)，常見的JIS有SPCC(CQCQS、CQ2)、SPCD(DQ)、SPCE(DDQ)。汽車由於設(shè)計(jì)及安全的要求，車體的後行李箱蓋內(nèi)板、後葉子板，油底殼等部品，形狀越來越複雜，以往的DDQ等級(jí)材料已經(jīng)無法滿足這些部品的成形性要求，因此成形性更好的EDDQ甚至Super EDDQ都已經(jīng)開發(fā)成功，隨著煉鋼及軋鋼技術(shù)的發(fā)展，更高r值(r)鋼料也都可生產(chǎn)，因此JFS將材料區(qū)分更細(xì)，共分成5個(gè)等級(jí)，JSC270C~JSC270F與JSC260G，目前日本各鋼廠在軟鋼方面的水準(zhǔn)如圖10所示。因汽車車體鈑金件成形加工時(shí)，主要會(huì)發(fā)生加工破裂、面形狀精度與形狀凍結(jié)等三項(xiàng)問題；故鋼料的選擇上必須依照部品及模具的設(shè)計(jì)，選擇不同型態(tài)的鋼料，材料的伸長率、r值及n值與材料的破裂有關(guān)，YS與部品的形狀精度及形狀凍結(jié)有關(guān)，而各種成形加工型態(tài)(伸張、深衝、擴(kuò)孔及彎曲)與機(jī)械性能的關(guān)聯(lián)性不一，因此必須依據(jù)加工型態(tài)來選擇合適的等級(jí)鋼料。由於汽車車體板金件形狀複雜，其加工型態(tài)已經(jīng)不是單純的彎曲或深衝加工，鈑金件的材料必須具備適合各種加工型態(tài)，鋼料中的降伏強(qiáng)度、伸長率及r值都是板金件用料必須注意的性質(zhì)，YS值更是外鈑金件必須注意的性質(zhì)，過高時(shí)鈑金表面容易產(chǎn)生凹凸(波浪)，必須提高挾持力因應(yīng)，如此一來，卻容易造成材料流動(dòng)困難而破裂，JFS規(guī)格不同於JIS，就是它特別限制材料YS的上下限，避免因?yàn)椴牧蟉S變異過大，產(chǎn)生反彈量不一、尺寸精度不良、及加工破裂等現(xiàn)象。圖10 中鋼一般軟鋼冷軋鋼片機(jī)械特性圖11 烘烤硬化示意圖2. 固溶強(qiáng)化深衝加工型高強(qiáng)度鋼(310~440MPa)及烘烤硬化型高強(qiáng)度鋼(270~440 MPa)近來汽車外鈑金件為了達(dá)到輕量化的效果，大量使用高強(qiáng)度鋼，來減輕厚度並達(dá)到具有相同耐凹性及伸張剛性的需求，由於內(nèi)外鈑金件承受伸張及深衝加工，因此高強(qiáng)度鋼需具備良好的伸長率及r值，此外由於尺寸精度及鈑面形狀精度的考慮，高強(qiáng)度鋼的YS也不可太高，因此JSC340W等結(jié)構(gòu)用等級(jí)的鋼料並不適合用於汽車鈑金件，必須使用JSC340P~JSC440P等具有高r值的鋼料，此點(diǎn)在汽車鈑金用料選用時(shí)必須先確認(rèn)。由於外鈑金件對(duì)於耐凹性的要求更高，而耐凹性與材料厚度及YS有關(guān)，為了輕量化及提高耐凹性，鋼板的強(qiáng)度必須提高(如：340→370~390Mpa)，但YS提高後將造成面形狀及尺寸精度無法達(dá)到要求，烘烤硬化型鋼板因而開始大量使用於汽車外鈑，所謂烘烤硬化性如圖11所示，就是利用電著塗裝的溫度及時(shí)間(170℃，20分鐘)使板金件達(dá)到強(qiáng)度提昇的功效，以JFS規(guī)格為例，一般的烘烤硬化量要求為30MPa以上。3. 析出強(qiáng)化型高強(qiáng)度鋼(440~780MPa)同熱軋析出強(qiáng)化型鋼片說明(詳四之(一)之3項(xiàng))。4. 組織強(qiáng)化型之高強(qiáng)度鋼(590~1500MPa)同熱軋組織強(qiáng)化型鋼片說明(詳四之(一)之4項(xiàng))，依不同組織強(qiáng)化機(jī)構(gòu)說明以下： 麻田散鐵型高強(qiáng)度鋼(590~780MPa)此等級(jí)材料主要用於結(jié)構(gòu)件、補(bǔ)強(qiáng)件等要求強(qiáng)度的部品，常用加工型態(tài)以彎曲、伸張及擴(kuò)孔加工為主，鋼料主要是以麻田散鐵型雙相鋼方式生產(chǎn)，尤其JSC590Y或SPFC590Y以上的材料，具有低降伏點(diǎn)及高伸長率的特性，故有不錯(cuò)的伸張及彎曲加工性能。但必須注意與熱軋組織強(qiáng)化型鋼片之麻田散鐵型雙相鋼(詳四之(一))同樣在經(jīng)過衝剪時(shí)材料容易在剪斷面附近發(fā)生孔洞，使擴(kuò)孔率變差，故不宜使用於高擴(kuò)孔率要求的加工用途。 麻田散鐵＋變韌鐵型超高強(qiáng)度鋼(≧980MPa)近年超高強(qiáng)度980MPa以上的鋼板也已經(jīng)用汽車車體上，主要的加工方式為逐次成形的滾軋彎曲加工，用於汽車的防撞鋼樑(Door Impact Beam，如圖12)及保險(xiǎn)桿補(bǔ)強(qiáng)件(Bumper Reinforcement)，採用低降伏型的高強(qiáng)度鋼(JSC980Y或SPFC980Y)即可滿足需求，最近車體經(jīng)常採用新型的無鉚釘鉚合之機(jī)械結(jié)合方式，如圖13所示，用以取代難銲接材料的點(diǎn)銲加工，此種加工方式所需要的品質(zhì)特性是擴(kuò)孔性，而麻田散鐵＋變韌鐵型超高強(qiáng)度鋼正好可以改善麻田散鐵型雙相鋼擴(kuò)孔性較差的問題，典型冷軋980MPa等級(jí)材料加工性如圖14所示。圖12 汽車車門防撞鋼樑圖13A 新型機(jī)械接合方式圖13B 新型結(jié)合方式與擴(kuò)孔率之關(guān)係圖14冷軋 980MPa等級(jí)材料加工性(三)主要用途成形性能與功能特性：由上述汽車用熱冷軋規(guī)範(fàn)分類說明，整理各種冶金強(qiáng)化機(jī)構(gòu)鋼材特性比較如表6。表6. 各種冶金強(qiáng)化機(jī)構(gòu)鋼材之特性比較成形性能與功能特性相關(guān)冶金因素冶金強(qiáng)化機(jī)構(gòu)選用之優(yōu)劣順序關(guān)係剛性、耐凹性耐疲勞性、耐衝擊性強(qiáng)度(TS、YS)降伏比(YS/TS)組織強(qiáng)化＞析出強(qiáng)化＞固溶強(qiáng)化＞軟鋼彎曲性、衝壓成形性張出成形性伸長率(EL)n值、r值軟鋼＞固溶強(qiáng)化＞組織強(qiáng)化＞析出強(qiáng)化伸緣與擴(kuò)孔加工性擴(kuò)孔率(切削孔)軟鋼＞組織強(qiáng)化＞固溶強(qiáng)化＞析出強(qiáng)化擴(kuò)孔率(衝剪孔)軟鋼＞固溶強(qiáng)化＞析出強(qiáng)化≧組織強(qiáng)化銲接性化學(xué)成份與組織軟鋼＞固溶強(qiáng)化＞析出強(qiáng)化＞組織強(qiáng)化五、汽車用熱冷軋鋼片常用國際規(guī)範(fàn)分類由於日本車系之豐田(TES)、日產(chǎn)(NES)、本田(HES)、三菱(MES)、馬自達(dá)(MAZDA，部份混血車併入福特之MMA)等皆可以JFS(日本鐵鋼連盟)規(guī)範(fàn)對(duì)照；美國車系之通用(GM/GMW)、福特(MMA，含部份馬自達(dá)混血車)、克萊斯勒(MS)等SAE(美國汽車工程學(xué)會(huì))規(guī)範(fàn)對(duì)照；歐洲車系則整合導(dǎo)向EN(歐盟標(biāo)準(zhǔn))規(guī)範(fàn)。其鋼種(種類符號(hào))於2000年後各車廠規(guī)範(fàn)之附屬書上皆列有對(duì)照資料供選用；惟須特別注意歐美車系在鋼種(種類符號(hào))設(shè)計(jì)上係以降伏強(qiáng)度(YS)為準(zhǔn)，而日本車系則以抗拉強(qiáng)度(TS)為準(zhǔn)，在其鋼種(種類符號(hào))辨識(shí)上須特別注意，以免誤用。以下謹(jǐn)以日系JFS與美系SAE(ASTM)，以及歐系EN(BS、DIN、SEW)等熱冷軋汽車用鋼片通用之國際規(guī)範(fàn)，依抗拉強(qiáng)度(TS)等級(jí)整理參考對(duì)照如下，相關(guān)規(guī)範(fàn)適用產(chǎn)品別與鋼材特性分類如附錄2供參考。其中同規(guī)範(fàn)中相同強(qiáng)度等級(jí)之不同特性鋼種(種類符號(hào))之優(yōu)先選取原則如下：(1)碳當(dāng)量或碳含量較低者：確保成形加工性、銲接性與抗衝擊功能特性。(2)低硫或硫化介在物形態(tài)控制：確保成形加工性與耐疲勞功能特性。(3)高降伏比之析出強(qiáng)化鋼材：確保剛性、耐凹性、耐疲勞性、耐衝擊性等功能特性。(一)、熱軋汽車用鋼片常用國際規(guī)範(fàn)之鋼種對(duì)照1. 軟鋼(270 MPa)：如表7。(1)典型用途：車樑架、支架、煞車零件、座椅零件等。(2)建議鋼料品質(zhì)特性選用順序?yàn)椋航捣鼜?qiáng)度(YS)→伸長率(EL)→抗拉強(qiáng)度(TS)→加工硬化指數(shù)(n)→塑性應(yīng)變比(r)。表7 熱軋汽車用軟鋼常用國際規(guī)範(fàn)之鋼種對(duì)照分類JFS A1001ASTMA1011(與舊規(guī)範(fàn))SAEJ2329EN 10111DIN 1614BS1449CQJSH270CCS Type B(A569)Gr. 1DD11StW22HS3/HR3DQJSH270DDS Type B(A621)Gr. 2DD13StW23HS2/HR2DDQJSH270E－(A622)Gr. 3－StW24HS1/HR12. 固溶強(qiáng)化型高強(qiáng)度鋼(310~440MPa)：如表8。(1)典型用途：車樑架、強(qiáng)化樑、引擎支架、鋼圈、座椅零件、座椅滑槽、懸吊臂、補(bǔ)強(qiáng)支架、引擎支架、煞車零件等。(2)建議鋼料品質(zhì)特性比較順序?yàn)椋航捣鼜?qiáng)度(YS)→伸長率(EL)→降伏比(YS/TS)→抗拉強(qiáng)度(TS)表8 熱軋汽車用固溶強(qiáng)化型鋼常用國際規(guī)範(fàn)之鋼種對(duì)照分類JFS A1001ASTM A1011(SS)A10