常用冲压金属材料及表面处理

設計一課課內交流講師：南慶偉主題：常用金屬材料及表面處理講解內容一、常用金屬材料種類：各种钢板、不锈钢板、铝板、铜板其中钢板（包括带钢）的分类：1、按厚度分类：（1）薄板（2）中板（3）厚板（4）特厚板2、按生产方法分类：（1）热轧钢板（2）冷轧钢板3、按表面特征分类:（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）（2）镀锡板（3）复合钢板（4）彩色涂层钢板我们通常所说的冲压钢板板材，多是指薄钢板（带）；而所谓的薄钢板，是指板材厚度小于4mm的钢板，它分为热轧板和冷轧板。热轧，是以板坯（主要为连铸坯）为原料，经加热后由粗轧机组及精轧机组制成带钢。从精轧最后一架轧机出来的热钢带通过层流冷却至设定温度，由卷取机卷成钢带卷。冷却后的钢带卷，根据用户的不同需求，经过不同的精整作业线（平整、矫直、横切或纵切、检验、称重、包装及标志等）加工而成为钢板、平整卷及纵切钢带产品。简单来说，一块钢坯在加热后（就是电视里那种烧的红红的发烫的钢块）精过几道轧制，再切边，矫正成为钢板，这种叫热轧。冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。轧硬卷可作为热镀锌厂的原料，因为热镀锌机组均设置有退火线。轧硬卷重一般在6~13.5吨，钢卷在常温下，对热轧酸洗卷进行连续轧制。硬轧板由于没有经过退火处理，其硬度很高（HRB大于90），机械加工性能极差，只能进行简单的有方向性的小于90度的折弯加工（垂直于卷取方向）。简单来说，冷轧板，就是在热轧板卷的基础上加工轧制出来的。一般来讲是热轧---酸洗---冷轧这样的加工过程。由于冷轧板是在常温状态下由热轧板加工而成，虽然在加工过程因为轧制也会使钢板升温，尽管如此，人们还是称由这种生产工艺生产出来的钢板叫冷轧板。由于热轧板经过连续冷变型而成的冷轧板，在机械性能比较差，硬度太高。必须经过退火才能恢复其机械性能，所以我们通常所使用的冷轧板都是有经过退火处理的，因此硬度相对热轧板要低一些，而韧性比热轧板要好一些，表面质量也好得多！没有经过退火的叫轧硬卷，轧硬卷一般是用来做无需折弯，拉伸的产品。一、冷轧板1〉、冷轧普通薄钢板冷轧薄钢板是普通碳素结构钢冷轧板的简称，俗称冷板。它是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷轧制成厚度小于4mm的钢板。由于在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能都优于热轧薄钢板，在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热轧薄钢板。适用牌号：Q195、Q215、Q235、Q275；符号：Q—普通碳素结构钢屈服点（极限）的代号，它是“屈”的第一个汉语拼音字母的大小写；195、215、235、255、275—分别表示它们屈服点（极限）的数值，单位：兆帕MPa（N/mm2）；由于Q235钢的强度、塑性、韧性和焊接性等综合机械性能在普通碳素结构钢中属最了，能较好地满足一般的使用要求，所以应用范围十分广泛。2〉、冷轧优质薄钢板同冷轧普通薄钢板一样，冷轧优质碳素结构钢薄钢板也是冷板中使用最广泛的薄钢板。冷轧优质碳素薄钢板是以优质碳素结构钢为材质，经冷轧制成厚度小于4mm的薄板。适用牌号：08、08F、10、10F符号：08、10—钢号开头的两位数字表示钢的含碳量，以平均碳含量×100表示；F—不脱氧的沸腾钢；b—半镇静钢，Z—一般脱氧的镇静钢（有时无字母表示）。例如：08F表示其平均含碳量为0.08%的不脱氧沸腾钢；由于08F钢板的塑性好，冲压性能也好，大多用来制造一般有拉延结构的钣金件制品。拉延级别：Z—最深拉延级，S—深拉延级，P—普通拉延级表面质量：Ⅰ—高级的精整表面、Ⅱ—较高级的精整表面、Ⅲ—普通的精整表面3〉、深冲压用冷轧薄钢板深冲压冷轧薄钢板多半用铝脱氧的镇静钢，属于优质碳素结构钢。由于它的塑性非常好，具有优良的深拉延特性，所以被广泛用于需要比较复杂结构的深拉延的制品上。适用牌号：08A1符号：08-钢号开头的两位数字表示钢的含碳量，以平均碳含量×100表示；A1-使用铝脱氧的镇静钢。表面质量：Ⅰ-特别高级精整表面，Ⅱ-高级精整表面，Ⅲ-较高级精整表面；拉延性能级别：ZF-可拉延最复杂件，HF-可拉延很复杂件，F-可拉延复杂件。4〉、日本冷轧碳素薄钢板适用牌号：SPCC、SPCD、SPCE符号：S-钢（Steel）、P-板（Plate）、C-冷轧（cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压级（Draw）、E-深冲级（Elongation）热处理状态：A—退火、S-退火+平整、8—（1/8）的硬质、4—（1/4）的硬质、2—（1/2）的硬质、1—硬质。拉延性能级别：ZF—用于冲制拉延最复杂的零件，HF—用于冲制拉延很复杂的零件，F—用于冲制拉延复杂的零件。表面加工状态：D—麻面（轧辊经磨床加工后喷丸处理），B—光亮表面（轧辊经磨床精加工）。表面质量：FC—高级的精整表面，FB—较高级的精整表面。状态、表面加工状态、表面质量代号、拉延级别（仅对SPCE）、产品规格及尺寸、外形精度（厚度和/或宽度、长度、不平度）。我国与上述日本的标准钢板牌号近似对照表（见表1）二、热轧板用于冲压生产的热轧板厚度一般≤16mm，深冲压一般≤8mm。热轧板表面质量可分为FA和FB两个级别。热轧板表面处理方式可采用酸洗表面和非酸洗表面两种方式。常见的冲压用非酸洗表面热轧板多为优质碳素结构钢材质。优质碳素结构钢是含碳小于0.8%的碳素钢，这种钢中所含的硫、磷及非金属夹杂物比碳素结构钢少，机械性能较为优良。按含碳量不同可分为三类：低碳钢（C≤0.25%）、中碳钢（C为0.25-0.6%）和高碳钢（C＞0.6%）。按含锰量不同分为正常含锰量（含锰0.25%-0.8%）和较高含锰量（含锰0.70%-1.20%）两组，后者具有较好的力学性能和加工性能。此类板多用于汽车、航空工业及其他部门。其钢的牌号为沸腾钢：08F、10F、15F；镇静钢：08、08AL、10、15、20、25、30、35、40、45、50。25及25以下为低碳钢板30及30以上为中碳钢板。热轧酸洗板是以优质热轧薄板为原料，经酸洗机组去除氧化层，切边，精整后，表面质量和使用要求（主要是冷弯成型或冲压性能）介于热轧板和冷轧板之间的中间产品，是部分热轧板和冷轧板理想的替代产品。与热轧板相比，酸洗板的优势主要在于：1）表面质量好，由于热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮，提高了钢材的表面质量，便于焊接、涂油和上漆。2）尺寸精度高，平整后，可使板型发生一定变化，从而减少不平度的偏差。3）提高了表面光洁度，增强了外观效果。4）能减少用户分散酸洗造成的环境污染。与冷轧板相比，酸洗板的优势在于在保证表面质量使用要求的前提下，使用户有效的降低采购成本。目前，许多企业对钢材的高性能、低成本提出越来越高的要求。随着轧钢工艺技术不断进步，热轧薄板的性能正向冷轧板接近，使“以热代冷”在技术上得以实现。可以说，酸洗板是介于冷轧板和热轧板之间的性能价格比比较高的一种产品，有着良好的市场发展前景。但是从目前看，酸洗板在我国各个行业的使用才刚刚起步，专业的酸洗板生产从2001年9月宝钢酸洗生产线投产开始。酸洗板市场主要体现在以下四个方面：替代冷轧、替代热轧、替代进口和替代小酸洗。其中替代进口和小酸洗实际上是已有的市场，市场有限也不可能完全替代。而随着汽车、机械、轻工等行业的快速发展，企业面临这市场竞争带来的巨大的压力，对产品成本和产品质量要求日益提高，酸洗板以其较高的性价比完全替代部分冷板和热板，必将逐渐为用户所认可。酸洗热轧板表面可以涂油防锈处理。日本的热轧板牌号通常表示为：SPHC——首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C为商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。SPHD——表示冲压用热轧钢板及钢带；SPHE——表示深冲用热轧钢板及钢带。三热镀锌薄钢板1〉、连续热镀锌薄钢板连续热镀锌薄钢板简称镀锌板或白铁皮，是厚度0.25~2.5mm的冷轧连续热镀锌薄钢板和钢带，钢带先通过火焰加热的预热炉，烧掉表面残油，同时在表面生成氧化铁膜，再进入含有H2、N2混合气体的还原退火炉加热到710~920℃，使氧化铁膜还原成海绵铁，表面活化和净化了的带钢冷却到稍高于熔锌的温度后，进入450~460℃的锌锅，利用气刀控制锌层表面厚度。最后经铬酸盐溶液钝化处理，以提高耐白锈性。钢板表面美观、有块状或树叶状镀结晶花纹，且镀层牢固，有优良的耐大气腐蚀性能，同时，钢板还有良好的焊接性能和冷加工成型性能。与电镀锌板表面相比，其镀层较厚，主要用于要求耐腐蚀性较强的扳金件。适用牌号：Zn100-PT、Zn200-SC、Zn275-JY结构分类代号：Z-正常锌花：按正常冷却速度结晶而获得的锌花，可作一般用途：X-小锌花：冷却速度经特殊控制，锌花尺寸小于正常锌花，适于涂漆和正常锌花达不到要求的其他场合；GZ-光整锌花：小锌花经过光整处理，适于深冲和超深冲加工及表面粗糙度要求低的场合。加工性能代号：PT-普通用途、JY-机械咬合、SC-深冲、CS-超深冲、JY-结构。加工性能代号：PT-普通用途、JY-机械咬合、SC-深冲、CS-超深冲、JY-结构。锌层重量代号：Z100、Z200、Z275；镀锌层重量是指钢板两面含锌的总量，以每平方米钢板上含锌克数表示（g/m2），如Z100表示其含锌量不小于100g/m2。2〉、日本热浸镀锌薄钢板适用牌号：SGCC、SGCD1、SGCD2、SGCD3锌层代号：Z12、Z18、Z20、Z22、Z25、Z27符号：S-钢（Steel）、G-冷轧（Cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压（Draw）；1、2-冲压级、3-深冲级；Z-镀锌层（Zine）、12，…，27-锌附着量×10g/m2四、电镀锌薄钢板1〉、连续电镀锌冷轧薄钢板指电镀锌作业线上在电场作用下，锌从锌盐的水深液中连续沉积到预先准备好的钢带表现上得到表面镀锌层的过程。适用牌号：DX1、DX2、DX3、DX4锌层代号：14、28、42、56、70，其两位数表示锌在钢板表面的附着量（g/m2）。符号：D-电镀、X-锌、1-商品级、2-冲压级、3-深冲压、4-结构级。轧制精度代号：A-高级精度，B-普通精度。表面处理代号：P-磷酸盐处理，C-铬酸处理，O-涂油，N-耐指纹处理。2〉、日本电镀锌薄钢板适用牌号：SECC（原板SPCC）、SECD（原板SPCD）、SECE（原板SPCE）锌层代号：E8、E16、E24、E32符号：S-钢（Steel）、E-电镀（Electrodeposition）、C-冷轧（Cold）、第四位C-普通级（common）、D-冲压级（Draw）、E-深冲级（Elongation）。锌层代号：E-电镀锌层，8、16、24、32表示锌附着量，单位为g/m2，镀层厚度（单面）1.4μ、4.2μ、7.0μ。表面处理代号：C-铬酸系处理、O-涂油、P-磷酸系处理、S-铬酸系处理+涂油、Q-磷酸系处理+涂油、M-不处理。五、电镀锡板电镀锡薄钢板和钢带，也称马口铁，英文缩写为SPTE，是指两面镀有商业纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带，通常厚度≤0.6mm。锡主要起防止腐蚀与生锈的作用。它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中，具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性，可用作罐头的包装材料，电缆内外护皮，仪表电讯零件，电筒等小五金。六、不锈钢板耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到1.2％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜