低碳鋼板

鋼板使用量很大的一類材料，分為普通低碳鋼鋼板和特種鋼板，包括低合金高強度鋼及耐蝕耐熱的復層鋼板等。普通低碳鋼板分冷軋和熱軋兩種，冷軋鋼板表面質量好，厚度尺寸精確，多用於製造車身之類。熱軋板多用於製造車架之類。

基本介紹

• 中文名：低碳鋼板
• 外文名：low carbon steel plate
• 套用：汽車、鐵路等
• 分類：冷軋鋼板、熱軋鋼板

低碳鋼板的種類及其用途

鋼板的種類按其厚度通常分為厚板（6mm以上），中厚板（3－6mm）和薄板（3mm以下）等三種。就制板工藝而言低碳鋼板可分為冷軋和熱軋兩種。單用熱軋能夠制出約1.2mm的低碳鋼板和2mm左右的不鏽鋼板，更薄的板材則用冷軋和退火以及調質軋制來製造。

冷軋鋼板

冷軋鋼板用於零件成形時要求材料的塑性變形程度大，表面不得有折皺、裂紋等的零件。對不同的零件，使用不同等級的鋼板。如日本汽車用鋼板的標準就劃分三類，第一類（SPCC）是普通冷軋鋼板，通常是沸騰鋼軋制的，第二類（SPCD）為壓延用鋼板，第三類（SPCE或SPCEN）是深拉伸用冷軋鋼板。

過去由於沸騰鋼的成份偏析大，性能不穩定，時效敏感，只限於不重要的衝壓件。若用無時效性的鋁鎮靜鋼，成本要比一般沸騰鋼高10－20%。以前曾採用光整冷軋來抑制沸騰鋼板的時效作用，實際上只延緩時效的發生。各國都研究新的改進方法。由美國研製成的松卷退火鋼板（O．C．A）是將沸騰鋼鋼板在含有水蒸汽和氫等氣氛中進行特殊退火，由於這種氣氛中退火能除去鋼中固溶的和碳化物中的化合碳，抑制了時效敏感性，又使鋼板進一步軟化。同時，由於再結晶晶粒長大，與鋼板表面平行的{111}集合結晶排列的組分增多。根據美國Armco鋼鐵公司的研究，這與改善鋼板的塑性變形異向性有關，使鋼板的衝壓成形性得到提高84，近年來，在松卷退火鋼板的基礎上又發展了聯合退火法鋼板（U．A．D），這是將幾卷鋼板焊接成一卷，裝在特殊退火爐內進行脫碳處理，其優點比松卷退火費用省，這樣處理的鋼板已在拉伸用冷軋鋼板中得到普遍推廣。

熱軋鋼板

比冷軋鋼板製造過程簡便，成本也較廉，但是國外的經驗認為熱軋法只適用於製造厚1.6毫米以上的鋼板，對於更薄的鋼板則是不經濟的，熱軋鋼板的表面質量和尺寸精度均不如冷軋鋼板，汽車上熱軋鋼板，除車架縱梁，橫樑以及各種支架外，還衝壓要求一定強度的車輪輪輞，輪盤等，以及受力不大、表面要求不太高的殼體蓋板等。前者為厚3－5毫米鋼板，後者中板、薄板都使用，汽車上熱軋板的使用量，以厚板居多。日本汽車協會制定的汽車用熱SLSN板標準中，SAPH類用作車梁及車輪，SPH類則是熱軋軟鋼板，製造不受力的殼體用。

近來國外熱軋鋼板越來越多地套用連鑄鋼板坯來軋制，鋼板的表面質量也不斷得到改善和穩定。成卷的熱軋鋼板也得到普遍使用。

低碳鋼板的金屬性質和機械性能

金屬性質

按照煉鋼過程中（熔化、鑄錠以及板塊凝固）所用脫氧方法的不同，低碳鋼可大致分為沸騰鋼和鋁鎮靜鋼，如圖所示。沸騰鋼用碳脫氧，而鎮靜鋼用鋁脫氧。兩種鋼的差異在於碳、氧以及鋁的含量。沸騰鋼的氧及碳含量多，且其中的大部分是以非金屬夾雜物存在。再者，沸騰鋼的氮是不固定的，而鋁鎮靜鋼中的氮被鋁固定了。所以兩者相比，沸騰鋼的時效劣化現象（成形時拉伸應變和總延伸率低的現象）是難以避免的，而鋁鎮靜鋼容易形成結晶集合組織並具有拉深成形中所希望的塑性各向異性。因此加工性能要求高的鋼板（SPCD和SPCE等）應採用鋁鎮靜鋼板，但是沸騰鋼板的生產成本低和容易保持表面美觀，所以還是用得多。

沸騰鋼和鋁鎮靜鋼化學成分

除了上述的從成分上鑑別兩種鋼板的性能外，還可以通過晶粒形成狀態的比較從金相上進行鑑別。此外，晶粒的大小可以用鋼板的退火條件進行控制，沸騰鋼板更是容易大幅度地變化。特別是為了提高沸騰鋼的成形性和搪瓷製品的加工性（如不易起泡），對它進行脫碳退火，製成晶粒較粗而質地很軟的冷軋鋼板。但如果晶粒過於粗化則可能降低旋壓的成形極限。

下面對上述熱軋鋼板和冷軋鋼板在金屬性質上的差異作一歸納。熱軋鋼板的非金屬夾雜物的形態呈拉長的帶狀，與其他金屬的結合不好，因此與由晶粒形狀和大小能觀察到的各向異性相比，使鋼板有更大而潛在的各向異性，致使垂直於軋制方向的延展性差。冷軋鋼板可以通過退火緩和其內部的各向異性。

兩種鋼板還有一個較大的差異就是表面狀態的不同。冷軋鋼板的表面由於冷軋和調質軋制的配合，以無光精軋（梨皮面加工）和光亮精軋的形式加工得很精緻。普通加工中所使用的熱軋鋼板，其表面是對熱軋時生成的氧化皮進行了酸洗的狀態，所以很粗糙，不具有冷軋鋼板的均勻狀態。此外，材料的內部缺陷和製造中的表面缺陷有時以表面發紋的形式出現。鋼板的表面特性對旋壓成形的影響問題還沒有弄清楚，不過有的事例報告說是由予運輸時造成的表面裂紋導致工件在拉深旋壓中產生斷裂。

機械性能

表歸納了典型熱軋鋼板和冷軋鋼板的拉伸試驗值。與附在表中供參考的各種鋼板相比，儘管鋼板的強度是鋁的二至四倍，而總延伸率仍然超過了鋁板。可以說這就是鋼板的特點。此外，從表中還可以看出r值（蘭克福特值）和n值（加工硬化指數）也有差別。鋼板的n值比鋁板（硬質鋁板即H材除外）低。可以認為這種特點適合旋壓成形。

低碳鋼板機械性能

在鋼板之間進行比較，一般來說熱軋鋼板比冷軌鋼板稍硬，延伸率也低。冷軋鋼板中則是越高級的鋼材越軟，屈服點低，n值和r值大，總延伸率大。除了上述塑性變形的性能以外，彈性性能方面則是鋼板的彈性模量比鋁板大二倍。這樣有利於減小旋壓成形的網彈，相應地提高了製件的剛性。這種優點引人注目。

低碳鋼板的可旋性

對金相性質和機械性能不同的多種低碳鋼板進行拉深旋壓試驗，從中得出與可旋性直接有關的如下幾點。

• 一般純度的鋁鎮靜鋼板在拉深旋壓時的最大延伸應變超過了250%。
  
• 純度稍差的沸騰鋼板的極限延伸率隨鋼板氧含量的增加而降低。
  
• 鋼板的晶粒一粗化成形極限就降低。
  
• 鋼板的機械性能中的總延伸率、n值及r值對旋壓的成形極限沒有直接的影響。
  

試驗中使用的鋼板很薄（約0.5mm），常用厚度的鋼板（0.8～1.6mm）肯定會比上述的極限制高得多。