【正文】 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)來選擇合適的等級鋼料。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，常見的JIS有SPCC(CQCQS、CQ2)、SPCD(DQ)、SPCE(DDQ)。表5 日本鐵鋼聯(lián)盟自動車用規(guī)格(JFS)汽車用冷軋鋼板規(guī)格(JFS A2001) t=~種類記號規(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)等級分類說明如下。圖9A 常見擴(kuò)孔加工示意圖變韌鐵+肥粒鐵變韌鐵肥粒鐵+波來鐵λ=110%λ=80%λ=70%圖9B 各種組織經(jīng)剪斷面附近孔洞外觀與擴(kuò)孔率的關(guān)係l 伸緣與擴(kuò)孔性：B→最佳F+B→次佳F+B+γ→再次F+M →最差l 伸長性：F+B+γ→最佳F+M →其次F+B→再次B→最差 圖9C 強(qiáng)度590MPa熱軋鋼板各種組成與加工性之關(guān)係 殘留沃斯田鐵型強(qiáng)化高強(qiáng)度鋼(590~1500MPa)由圖9C此種高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)化機(jī)構(gòu)，可兼顧鋼料之伸緣擴(kuò)孔與伸長加工性，為超高強(qiáng)度等級(≧780MPa)鋼板發(fā)展之主流。以590Mpa等級為例，如果採用雙相鋼時(shí)，雖然伸張加工性不錯，但是擴(kuò)孔率卻比較低，因此無法使用在擴(kuò)孔要求比較嚴(yán)格的加工，此時(shí)就必須考慮使用變韌鐵強(qiáng)化方式高強(qiáng)度鋼板，如圖9C所示，由於此種型態(tài)的強(qiáng)化不會像麻田散鐵型的材料在剪斷時(shí)內(nèi)質(zhì)發(fā)生孔洞引起破裂。麻田散鐵系的雙相鋼是最早開發(fā)出來用於車輪盤(DISK)，此種材料相對同強(qiáng)度鋼料，具有低降伏強(qiáng)度及高伸長率的優(yōu)點(diǎn)，特別適合用於單純的伸張加工，但是此種鋼料並非完全沒有缺點(diǎn)，它主要的問題就是擴(kuò)孔率比較差，圖8B為各種強(qiáng)化機(jī)構(gòu)之強(qiáng)度等級與擴(kuò)孔率之關(guān)係，此種鋼料如用於擴(kuò)孔加工比較多的部品，如圖8C與8D，往往會產(chǎn)生擴(kuò)孔破裂的問題，且強(qiáng)度越高問題越嚴(yán)重，主因此種鋼料經(jīng)過衝剪加工時(shí)，會在剪斷區(qū)域的周圍組織內(nèi)較硬的麻田散鐵與軟質(zhì)的肥粒鐵間產(chǎn)生孔洞缺陷，如圖8E所示，於後續(xù)的擴(kuò)孔加工時(shí)向內(nèi)延伸，而在剪斷位置發(fā)生破裂。由於熱軋鋼片主要的加工型態(tài)還是以伸張加工及擴(kuò)孔加工為主，因此所要求的材料特性就是伸長率及擴(kuò)孔率，此種特性在一般的強(qiáng)度等級時(shí)，二者都尚能兼具，但是在高強(qiáng)度甚至是超高強(qiáng)度(≧980MPa)往往無法兼得，在材料選用時(shí)必須有所取捨，此需賴使用者及鋼板供應(yīng)商間能夠充分事先溝通，而未來開發(fā)高伸長率及高擴(kuò)孔率的材料將是高強(qiáng)度鋼所追求的方向。3. 析出強(qiáng)化型高強(qiáng)度鋼(490~780MPa)利用C、Mn、P元素之固溶強(qiáng)化仍可獲得不錯的成形性，但是強(qiáng)度等級如果到達(dá)490MPa時(shí)，只能利用提高C達(dá)成，但提高C時(shí)鋼料伸長性急遽劣化不利成形加工，且C高時(shí)亦造成銲接性能下降，故必須以析出強(qiáng)化(Nb、V、Ti)來達(dá)到提高強(qiáng)度需求，依此方式來提高強(qiáng)度的鋼料，其伸長率及擴(kuò)孔率多是比較差，如圖7A所示，此種強(qiáng)化方式鋼料一般用於以彎曲加工或淺衝加工的結(jié)構(gòu)件用途為主，如：汽車的輪圈(RIM)與卡車大樑(BEAM) 安全帶捲軸架，車門連接臂(LINKAGE)，安全氣囊集器室，差速器支架，防撞桿等要求剛性之零配件。圖7A 熱軋鋼片強(qiáng)化機(jī)構(gòu)與加工性之關(guān)係圖7B 冷軋鋼片強(qiáng)化機(jī)構(gòu)與加工性之關(guān)係圖7C 各種加工方式與部品所需材料特性示意圖(270 MPa)汽車用熱軋軟鋼受限於冶金製程限制，一般只供應(yīng)至DDQ等級，但由於車體安全的要求，其與一般熱軋軟鋼最大不同在於YS值均有下限要求且EL要求較嚴(yán)，以符合車體剛性與穩(wěn)定的成形加工性能需要。(變韌鐵、麻田散鐵、殘留沃斯田鐵)熱軋鋼片最常見的加工方式就是伸張加工與擴(kuò)孔加工，各種強(qiáng)化機(jī)構(gòu)與鋼片加工性間之關(guān)係如圖7A所示。(2)析出強(qiáng)化。表4為日本鐵鋼聯(lián)盟所制定的JFS A1001熱軋鋼片的規(guī)範(fàn)例(~)，共區(qū)分為一般軟鋼(Mild Steel)，中高強(qiáng)度級之汎用W與J型(Commercial type)，高擴(kuò)孔A與B型(HoleExpansion type)，高降伏比型(High yield ratio type)與低降伏比型(Low yield ratio type)等7大類。(一)汽車用熱軋鋼片規(guī)範(fàn)分類熱軋鋼片用於車體的骨架、結(jié)構(gòu)及補(bǔ)強(qiáng)件，主要的加工型態(tài)以彎曲、伸張及伸張凸緣(擴(kuò)孔)為主，比較少使用到深衝加工，由於強(qiáng)度提高後鋼料的成形性變差，高強(qiáng)度鋼常常因?yàn)榧庸ば蛻B(tài)的不同會選擇相同強(qiáng)度等級，但是不同型態(tài)的高強(qiáng)度鋼。由於鋼廠與車廠一直以來都各有其自訂規(guī)範(fàn)，甚至針對特殊需求開發(fā)各種特殊鋼材，造成鋼料規(guī)範(fàn)複雜化，雖然是相同之材料，但是因?yàn)楦鬈噺S或鋼廠間訂定種類符號不同，而無法取代使用，造成材料供應(yīng)商備庫存的困擾。厚度寬度r值大r值小圖6A n值與加工變形關(guān)係示意圖圖6B r值與加工變形關(guān)係示意圖四、汽車用熱冷軋鋼片常用國際規(guī)範(fàn)分類汽車用薄鋼板除了一般軟鋼外，高強(qiáng)度鋼也是目前汽車業(yè)使用的主流，根據(jù)日本汽車業(yè)調(diào)查至2000年量產(chǎn)車型的高強(qiáng)度鋼(TS≧340MPa)使用比例已經(jīng)達(dá)到50%，高強(qiáng)度鋼已經(jīng)成為未來車體用鋼的主流，尤其是熱軋鋼片大都用於車體的結(jié)構(gòu)件、懸吊件等安全性設(shè)計(jì)部件上，更需大量採用高強(qiáng)度鋼。圖4 拉力試驗(yàn)示意圖熱冷軋鋼片的成形性以材料流動特性及受力方式可區(qū)分成下列四種加工型態(tài)，如圖5所示。n ：加工硬化指數(shù)，代表鋼料均勻變形的能力。TS：抗拉強(qiáng)度，代表鋼料開始發(fā)生不均勻的變形。表2 汽車車體各部之功能特性與材料要因部位部品功能特性伸張剛性(stiffness)耐凹性抗挫屈剛性(rigidity)耐疲勞性耐衝擊性外鈑門外鈑、引擎蓋、葉子板◎○內(nèi)鈑底鈑等◎○○○構(gòu)造部品Rail、C Pillar◎○○前側(cè)樑、side sill◎○◎門防撞桿◎○◎底盤下部品(Undercarriage parts)Lower arm◎◎輪圈◎◎基礎(chǔ)式E*tmσys*t2E*tσtstm*σtsm板厚以外的支配因子楊式係數(shù)降伏強(qiáng)度楊式係數(shù)抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度：汽車結(jié)構(gòu)用熱冷軋鋼片的成形性好壞，與鋼板的機(jī)械性質(zhì)有密切的關(guān)係，當(dāng)鋼料經(jīng)過拉力試驗(yàn)時(shí)會產(chǎn)生圖4的曲線，從圖4的曲線可以獲得下列幾項(xiàng)重要的指標(biāo)。車體外鈑主要要求伸張剛性及耐凹性，保險(xiǎn)桿及各式樑類要求耐衝撞性，底盤下部品要求耐疲勞性，幾乎所有特性與材料厚度有關(guān)，但是與高強(qiáng)度鋼有關(guān)的特性有耐凹性、耐疲勞性及耐衝擊性。圖2 日本汽車生產(chǎn)量與鋼鐵生產(chǎn)量及汽車用鋼關(guān)係一部汽車實(shí)際所使用之鋼鐵材料種類如圖3所示，各項(xiàng)鋼料使用比率及主要用途如表1所示，大約有85%的重量是由熱冷軋薄鋼板所貢獻(xiàn)，其中鍍鋅鋼片為取代冷軋鋼片之耐蝕功能延伸材料，主要均使用於車體鈑金與結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)板，除表面鍍層特性外，其底材冶金設(shè)計(jì)及選用要領(lǐng)與熱冷軋薄鋼板並無不同，謹(jǐn)就汽車主要部件使用之熱冷軋鋼片分類說明以下。但由於車體輕量化的要求，提高了鋁合金、樹脂材料及高強(qiáng)度鋼板的用量，而因應(yīng)車體耐蝕性的要求，表面處理板使用比例也大幅的增加。汽車的設(shè)計(jì)必須符合社會的需求，而汽車材料的選擇更必須滿足汽車設(shè)計(jì)功能特性的需求，三者間之關(guān)係如圖1所示，目前社會對汽車最主要的要求是低價(jià)、環(huán)保及安全，汽車及汽車用鋼對此也各有不同的對應(yīng)。本文謹(jǐn)由世界各汽車業(yè)先進(jìn)國家之常見汽車用熱冷軋薄鋼板規(guī)範(fàn)與主要部件功能特性、鋼料加工性能之關(guān)係，介紹鋼料規(guī)範(fàn)的對照，期使產(chǎn)用者於汽車用熱冷軋薄鋼板選用與部件設(shè)計(jì)上有所助益。但隨著汽車產(chǎn)業(yè)的國際化與車廠間的併購，以及汽車製造業(yè)於共通性零件降低成本的量產(chǎn)需求，如何統(tǒng)一用料規(guī)範(fàn)，已成為汽車製造業(yè)整合設(shè)計(jì)與與鋼鐵廠生產(chǎn)的重要課題。汽車所使用之鋼鐵材料包含薄鋼板、鋼管、條鋼及鑄鐵等，佔(zhàn)整車重量的70~80%，因此鋼鐵材料的品質(zhì)及性能也影響汽車的設(shè)計(jì)及性能，而大環(huán)境的變化會引導(dǎo)汽車的設(shè)計(jì)，汽車鋼板的種類變化更反映著時(shí)代的變化，1970年代的石油危機(jī)後降低耗油的減重需求設(shè)計(jì)，引發(fā)高強(qiáng)度鋼的使用，1980年代後半汽車保證期限及使用壽命的延長，表面處理鋼板開始被大量的使用，1990年代後半地球環(huán)境的惡化及乘載安全問題的考慮，高強(qiáng)度鋼板再度受到注目，甚至超高強(qiáng)度開始進(jìn)入汽車材料領(lǐng)域。因此各國法規(guī)都將汽車減廢及乘載安全性當(dāng)成是最大的課題，促使汽車業(yè)的發(fā)展也都全力朝此方向努力。各級主管意見：（請依序簽註）T28T2AT2一、前言隨著國民所得不斷成長，在開發(fā)中國家汽車不再是富人的專屬品，已漸成為人人不可或缺的代步工具，汽車的設(shè)計(jì)及製造