低碳钢板

材料

低碳钢板（low carbon steel plate）是使用量很大的一类材料，分为普通低碳钢钢板和特种钢板，包括低合金高强度钢及耐蚀耐热的复层钢板等。普通低碳钢板分冷轧和热轧两种，冷轧钢板表面质量好，厚度尺寸精确，多用于制造车身之类。热轧板多用于制造车架之类。

低碳钢板的种类及其用途

钢板的种类按其厚度通常分为厚板（6mm以上），中厚板（3－6mm）和薄板（3mm以下）等三种。就制板工艺而言低碳钢板可分为冷轧和热轧两种。单用热轧能够制出约1.2mm的低碳钢板和2mm左右的不锈钢板，更薄的板材则用冷轧和退火以及调质轧制来制造。

冷轧钢板

冷轧钢板用于零件成形时要求材料的塑性变形程度大，表面不得有折皱、裂纹等的零件。对不同的零件，使用不同等级的钢板。如日本汽车用钢板的标准就划分三类，第一类（SPCC）是普通冷轧钢板，通常是沸腾钢轧制的，第二类（SPCD）为压延用钢板，第三类（SPCE或SPCEN）是深拉伸用冷轧钢板。

过去由于沸腾钢的成份偏析大，性能不稳定，时效敏感，只限于不重要的冲压件。若用无时效性的铝镇静钢，成本要比一般沸腾钢高10－20%。以前曾采用光整冷轧来抑制沸腾钢板的时效作用，实际上只延缓时效的发生。各国都研究新的改进方法。由美国研制成的松卷退火钢板（O．C．A）是将沸腾钢钢板在含有水蒸汽和氢等气氛中进行特殊退火，由于这种气氛中退火能除去钢中固溶的和碳化物中的化合碳，抑制了时效敏感性，又使钢板进一步软化。同时，由于再结晶晶粒长大，与钢板表面平行的{111}集合结晶排列的组分增多。根据美国Armco钢铁公司的研究，这与改善钢板的塑性变形异向性有关，使钢板的冲压成形性得到提高84，近年来，在松卷退火钢板的基础上又发展了联合退火法钢板（U．A．D），这是将几卷钢板焊接成一卷，装在特殊退火炉内进行脱碳处理，其优点比松卷退火费用省，这样处理的钢板已在拉伸用冷轧钢板中得到普遍推广。

热轧钢板

比冷轧钢板制造过程简便，成本也较廉，但是国外的经验认为热轧法只适用于制造厚1.6毫米以上的钢板，对于更薄的钢板则是不经济的，热轧钢板的表面质量和尺寸精度均不如冷轧钢板，汽车上热轧钢板，除车架纵梁，横梁以及各种支架外，还冲压要求一定强度的车轮轮辋，轮盘等，以及受力不大、表面要求不太高的壳体盖板等。前者为厚3－5毫米钢板，后者中板、薄板都使用，汽车上热轧板的使用量，以厚板居多。日本汽车协会制定的汽车用热SLSN板标准中，SAPH类用作车梁及车轮，SPH类则是热轧软钢板，制造不受力的壳体用。

近来国外热轧钢板越来越多地应用连铸钢板坯来轧制，钢板的表面质量也不断得到改善和稳定。成卷的热轧钢板也得到普遍使用。

低碳钢板的金属性质和机械性能

金属性质

按照炼钢过程中（熔化、铸锭以及板块凝固）所用脱氧方法的不同，低碳钢可大致分为沸腾钢和铝镇静钢，具体如图《沸腾钢和铝镇静钢化学成分》所示。沸腾钢用碳脱氧，而镇静钢用铝脱氧。两种钢的差异在于碳、氧以及铝的含量。沸腾钢的氧及碳含量多，且其中的大部分是以非金属夹杂物存在。再者，沸腾钢的氮是不固定的，而铝镇静钢中的氮被铝固定了。所以两者相比，沸腾钢的时效劣化现象（成形时拉伸应变和总延伸率低的现象）是难以避免的，而铝镇静钢容易形成结晶集合组织并具有拉深成形中所希望的塑性各向异性。因此加工性能要求高的钢板（SPCD和SPCE等）应采用铝镇静钢板，但是沸腾钢板的生产成本低和容易保持表面美观，所以还是用得多。

除了上述的从成分上鉴别两种钢板的性能外，还可以通过晶粒形成状态的比较从金相上进行鉴别。此外，晶粒的大小可以用钢板的退火条件进行控制，沸腾钢板更是容易大幅度地变化。特别是为了提高沸腾钢的成形性和搪瓷制品的加工性（如不易起泡），对它进行脱碳退火，制成晶粒较粗而质地很软的冷轧钢板。但如果晶粒过于粗化则可能降低旋压的成形极限。

下面对上述热轧钢板和冷轧钢板在金属性质上的差异作一归纳。热轧钢板的非金属夹杂物的形态呈拉长的带状，与其他金属的结合不好，因此与由晶粒形状和大小能观察到的各向异性相比，使钢板有更大而潜在的各向异性，致使垂直于轧制方向的延展性差。冷轧钢板可以通过退火缓和其内部的各向异性。

两种钢板还有一个较大的差异就是表面状态的不同。冷轧钢板的表面由于冷轧和调质轧制的配合，以无光精轧（梨皮面加工）和光亮精轧的形式加工得很精致。普通加工中所使用的热轧钢板，其表面是对热轧时生成的氧化皮进行了酸洗的状态，所以很粗糙，不具有冷轧钢板的均匀状态。此外，材料的内部缺陷和制造中的表面缺陷有时以表面发纹的形式出现。钢板的表面特性对旋压成形的影响问题还没有弄清楚，不过有的事例报告说是由予运输时造成的表面裂纹导致工件在拉深旋压中产生断裂。

机械性能

表归纳了典型热轧钢板和冷轧钢板的拉伸试验值。与附在表中供参考的各种钢板相比，尽管钢板的强度是铝的二至四倍，而总延伸率仍然超过了铝板。可以说这就是钢板的特点。此外，从表中还可以看出r值（兰克福特值）和n值（加工硬化指数）也有差别。钢板的n值比铝板（硬质铝板即H材除外）低。可以认为这种特点适合旋压成形。

在钢板之间进行比较，一般来说热轧钢板比冷轨钢板稍硬，延伸率也低。冷轧钢板中则是越高级的钢材越软，屈服点低，n值和r值大，总延伸率大。除了上述塑性变形的性能以外，弹性性能方面则是钢板的弹性模量比铝板大二倍。这样有利于减小旋压成形的网弹，相应地提高了制件的刚性。这种优点引人注目。

低碳钢板的可旋性

对金相性质和机械性能不同的多种低碳钢板进行拉深旋压试验，从中得出与可旋性直接有关的如下几点。

试验中使用的钢板很薄（约0.5mm），常用厚度的钢板（0.8～1.6mm）肯定会比上述的极限制高得多。

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