【正文】 也變成一種社會性需求。冶 金 技 術 處 技 術 報 告主 題：熱冷軋汽車用鋼片常用規(guī)範對照與選用報告人：宋騰強參與人：黃國祥,鍾以燊,單 位：T28單 位：T21,T21,職 稱：工程師職 稱：工程師,工程師,報告編號： T280F–A09421T2立案編號： T2894A23o：密件 o：限閱報告日期：分送單位：T2T2T2T29摘要：為歸納瞭解複雜的汽車用鋼規(guī)範，經鑑別1998年後區(qū)域性整合之日(JFS)、美(SAE)、歐(EN)汽車用熱冷軋薄鋼板最新國際規(guī)範之規(guī)定，與各大車廠自訂規(guī)範關係，並分析用途功能特性與各種強化機構鋼料品質特性需求，完成熱冷軋薄鋼片規(guī)範之鋼種對照，確立鋼料選用規(guī)則如下：：用途功能特性＞品質穩(wěn)定性＞成形加工可行性＞料源取得容易：(1)日系：JFS(2)美系：SAE(3)歐系：EN或SAE(4)亞洲車：SAE＞JFS＞EN(5)世界車：SAE＞EN＞JFS整理之規(guī)範鋼種對照，除供提升客戶選用料知識訓練與引導簡化訂貨鋼種之用外。後續(xù)將繼續(xù)進行” 熱軋汽車用鋼之產用最適化”研究。但數量龐大的汽車的出現，不僅消耗大量的能源及排放大量的廢棄物，同時也帶來人身安全性的問題。汽車所使用的材料包羅萬象，但仍然以鋼鐵材料為主要原料，其中又以薄鋼板為主，隨著不同時代的要求各式替代產品也相繼被開發(fā)，鋼鐵材料也相對發(fā)展出對應的產品。由於世界各先進國家於汽車相關環(huán)保與安全法規(guī)要求不同，導致各國在汽車設計理念與用料規(guī)範的差異性，而自成獨立的供料體系。日本各大車廠與各大高爐廠於1990年起開始進行共通性汽車用薄鋼板規(guī)範之規(guī)劃，於1996年完成全系列汽車用薄鋼板之日本鐵鋼連盟(JFS)規(guī)範，並自2000年起於日本國內推動實施，不祇大大提高料源取得的便利性與交貨準確性，亦使各大鋼廠在鋼料研發(fā)效率加快，特別在各類高強度鋼板的量產供應上表現亮麗，使其汽車製造業(yè)在功能設計上能超前法規(guī)要求，並可符合產品行銷國際化的需要。二、汽車部件設計與鋼鐵材料選擇理念汽車材料的選擇思考方向，從來都是以能夠大量穩(wěn)定供料、穩(wěn)定品質及價格穩(wěn)定便宜為主，鋼鐵是最能吻合上述條件的材料，所以也佔汽車用料的最大宗，隨著能源危機及地球環(huán)境的惡化，汽車產業(yè)對於材料的思考方向除了上述條件外，新進設計之車型對材料的選用又加入下列4個思考重點：1. 汽車車體耐久性提高2. 低耗油3. 安全性的提昇4. 廢車車體的再生利用針對上述的要求，其他替代的材料陸續(xù)被發(fā)展出來，並且逐步侵占鋼鐵材料的市場，因此鋼鐵材料面對此危機，也逐步採取各種因應方案。l 一體成形化l 衝壓工程簡化l 材料利用率提昇l 車體外觀品質提昇鋼料要求汽車製造業(yè)對應社會要求有害物質規(guī)範耐蝕性提昇循環(huán)再利用性高強度化鋼板表面品質提昇成形性提昇l 安全性提昇l 耐久性提昇l 車體輕量化l 廢車材料循環(huán)利用l 有害物質排除乘載安全環(huán)境保護低廉車價圖1 汽車用鋼料的功能要求三、汽車用鋼鐵材料分類與選用(一)汽車部件與使用鋼料種類一部汽車共需約3萬多個零件組裝而成，根據日本自動車工業(yè)協會的調查，小型乘用車所使用材料的平均比例，%，非鐵金屬佔8%，%，鋼鐵材料佔有絕對性的比例。另一方面各國汽車的發(fā)展與粗鋼產量有著密切關係，以日本為例，粗鋼產量隨著汽車生產量的增加而增加，而且隨著汽車設計及需求改變，鋼鐵業(yè)也隨著發(fā)展出新的材料對應如圖2所示；以薄鋼板為例，從早期的一般等級(CQ)，隨著車體設計的複雜化，開始往深衝等級(DDQ)發(fā)展，隨著能源危機出現後，高強度鋼板開始發(fā)展，接著是汽車使用保證期限的拉長，以及環(huán)保與安全法規(guī)要求日愈嚴苛，故表面處理鋼板與各種高強度鋼板產量開始大量增加。表1 汽車使用鋼鐵材料種類比率與主要用途鋼料重量百分比用途熱軋24%輪圈、輪盤、大樑、懸吊、支架、結構補強板、座椅、安全帶、安全囊等之零配件冷軋13%車頂鈑、內外鈑，結構補強板、保險桿、座椅、安全帶、安全囊等之零配件鍍鋅鋼片45%內外板金，結構補強板與零配件條線10%汽車扣件傳動軸總成，變速箱齒輪、平衡桿4%避震油壓缸、懸吊彈簧、軸承、輪胎鋼絲不銹鋼%排氣管鍍鉛錫鋼片%油箱及配件鍍鋁鋼片%隔熱板 (%)排氣及隔熱系統(tǒng)l 不銹鋼(%)l 鍍鋁鋼片(%) (%)油箱及配件l 鍍鉛錫鋼片保險桿補強l 冷軋、GA(軟鋼)l 高強度冷軋l 超高強度冷軋傳動系統(tǒng)l 低合金鋼直棒l 大尺寸棒鋼汽車扣件l 低合金鋼棒線l 球化盤元l 中碳鋼棒線汽車座椅l 冷軋(軟鋼)l 高強度冷軋及GIl 高強度熱軋輪圈l 熱軋(軟鋼)l 高強度熱軋外板金(引擎蓋、車頂)l 冷軋(軟鋼)l GA(軟鋼)、高強度GA結構件(柱及樑)l 高強度冷軋l 高強度GA避震器及避震彈簧l 耐疲勞彈簧鋼l 低合金鋼直棒內板金(門內板、底板)l 冷軋(軟鋼)l GA(軟鋼)底盤及懸吊l 熱軋(軟鋼)l 高強度熱軋圖3 汽車使用之鋼鐵材料種類示意(二)汽車用熱冷軋鋼片基本特性：1. 汽車車體各部之功能特性要求：汽車依照車體設計部位可以歸類成4大部份，每個部份各有其功能特性及對鋼片的要求，如表2所示。1990年以前汽車車體所使用鋼片強度等級，以強度等級440MPa以下為主，但隨著車體安全性能與環(huán)保減廢輕量化要求日趨嚴苛，車廠的設計及鋼廠的開發(fā)，自2000年後在鋼廠的開發(fā)配合下，車廠於車體各部位設計，幾乎都朝向使用440MPa以上的高強度鋼。YS：降伏強度，代表鋼料開始產生塑性變形的點。EL：伸長率，代表鋼料的延性。r ：塑性應變比，代表鋼料加工時抗薄化能力；r=寬度方向應變/厚度方向應變。(1)深衝加工(Deep Drawing)(2)伸張加工(Stretching Forming)(3)伸緣加工(Stretch Flanging，擴孔加工)(4)彎曲加工(Bending)圖5 衝壓加工的基本型態(tài)而各項機械性質指標與成形加工不良間之關係，如表3所示：表3成形不良現象與鋼料機械性值間之關係 (影響度：大 ◎→○→△ 小)成形不良現象鋼料機械性值板厚YSTSn值r值楊氏係數極限變形能破裂深衝加工○◎○伸張加工△◎○△○擴孔裂△○△○◎○彎曲裂△○△◎◎面形狀皺紋(Flange)◎△△○○皺紋(Body)◎△○○△○面形狀不良○△○△○角度變化◎△○△○尺寸精度側壁反彈◎△○△○形狀凍結不良◎△○△○鋼料的YS低代表材料容易變形，不容易發(fā)生皺紋或表面凹凸，伸長率高代表材料不容易發(fā)生破裂，n值高代表變形時不容易產生局部變形集中提早產生破裂，如圖6A所示，而r值高代表鋼料容易收縮，厚度方向不容易減薄，如圖6B所示，因此鋼料的深衝加工性會比較好。一般低強度軟鋼依據加工的難易程度選擇成形等級，而高強度鋼因為強化機構的不同，依加工型態(tài)不同各有其優(yōu)缺點，選用時必須根據部件的功能特性與加工型態(tài)不同，選擇不同強化機構的高強度鋼，此點在TS≧440MPa更必須注意。以下謹以日本鋼廠與車廠統(tǒng)合整理成日本鐵鋼聯盟規(guī)範(JFS，The Japan iron and steel Federation Standard)分類並與國際上常用之熱冷軋鋼片規(guī)範及對照說明如下。日本車廠新車型都已經陸續(xù)採用日本鐵聯盟的自動車規(guī)格(JFS)，未來JFS規(guī)格將是日系車型唯一的規(guī)格，其所列汽車用薄鋼板的規(guī)範對照鋼種符號如附錄1。表4 日本鐵鋼聯盟自動車用規(guī)格(JFS)汽車用熱軋鋼板規(guī)格(JFS A1001) t=~型態(tài)規(guī)格(JSH)TS(MPa)YS(MPa)EL(%)擴孔率(%)相當於JIS用途強化機構軟鋼JSH270C270min.205~30537~51SPHC結構件JSH270D270min.175~28539~53SPHDJSH270E270min.155~25542~55SPHE汎用型 WJSH310W310min185~30538~52SAPH310結構件車輪圈固溶強化JSH370W370min215~33535~48SAPH370JSH400W400min235~35533~47SAPH400JSH440W440min275~39030~45SAPH440JSH490W490min325~45026~40SPFH490析出強化JSH540W540min365~50023~37SPFH540汎用型 JJSH370J370min225~36533~48結構件固溶強化JSH400J400min255~39532~47JSH440J440min305~44530~45高擴孔型 AJSH370A370min215~33535~4890min.結構件車輪磐固溶強化JSH440A440min275~39030~4580min.JSH540A540min365~50023~3760min.析出強化JSH590A590min450~60018~3255min.SPFH590高擴孔型 BJSH440B440min275~39030~45100min.結構件車輪磐析出強化JSH540B540min365~50023~3780min.變韌鐵組織強化JSH590B590min450~60018~3275min.高降伏比性 RJSH440R440min325~44027~40結構件支架車輪圈懸吊系統(tǒng)固溶強化析出強化JSH490R490min365~49023~37JSH540R540min420~56020~34JSH590R590min450~60018~32JSH780R780min685~83514~29低降伏比性 YJSH540Y540min295~44025~40SPFH540Y車輪磐防撞鋼樑麻田散鐵系雙相鋼JSH59