汽车用钢板性能评价与轻量化

丛书序

序

前言

第1章概述

1.1汽车轻量化的战略意义与目标1

1.2汽车轻量化发展趋势与技术路径3

1.3汽车轻量化材料分类与选择4

1.4钢板性能评价与轻量化应用5

第2章汽车用钢板分类

2.1常规高强度钢7

2.1.1烘烤硬化钢7

2.1.2冷轧各向同性钢10

2.1.3高强度IF钢10

2.1.4低合金高强度钢13

2.2先进高强度钢15

2.2.1双相钢16

2.2.2复相钢19

2.2.3马氏体钢20

2.2.4相变诱发塑性钢21

2.2.5相变诱发塑性双相钢22

2.2.6淬火配分钢22

2.2.7孪晶诱发塑性钢23

2.2.8中锰钢24

2.3表面处理钢板24

2.3.1电镀锌钢板25

2.3.2热镀锌钢板25

2.3.3热镀锌铝镁钢板25

2.3.4热镀铝硅钢板27

2.4激光拼焊钢板27

2.5变厚度钢板28

2.6复合减振钢板29

参考文献29

第3章钢板力学性能与成形性

3.1基本力学参数的确定及意义30

3.1.1拉伸试验中的基本力学参数30

3.1.2屈服准则32

3.1.3硬化模型与包氏效应33

3.2成形极限图35

3.2.1成形极限图的试验测量35

3.2.2影响成形极限图测量的几个因素37

3.2.3基于应力的成形极限图37

3.3切边与扩孔性能38

3.3.1高强度钢的切边性能38

3.3.2扩孔性能38

3.4回弹性能40

3.4.1影响回弹的几个因素40

3.4.2半弹塑性模型42

参考文献43

第4章钢板的动态力学和断裂失效特性

4.1中高速拉伸试验的设计45

4.1.1中高速拉伸试验的设备45

4.1.2中高速拉伸试验的测量方法设计46

4.2高速拉伸试验数据分析48

4.2.1高速拉伸应力-应变曲线和特征参数确定48

4.2.2高速拉伸应变速率确定48

4.3霍普金森杆试验49

4.3.1霍普金森杆设备组成49

4.3.2霍普金森杆数据分析方法49

4.3.3霍普金森杆测试数据分析51

4.4杆型测力系统51

4.5钢板高速拉伸性能分析与表征方法52

4.6钢板断裂失效特性与表征方法54

4.7钢板断裂特性测试与仿真应用56

参考文献59

第5章钢板的疲劳性能

5.1疲劳试验分类、术语及定义64

5.1.1疲劳试验分类64

5.1.2应力控制试验方式（即S-N曲线）的疲劳试验相关术语及定义、符号与说明64

5.1.3应变控制试验方式（即ε-N曲线）的疲劳试验常用相关术语及定义、符号与说明68

5.2钢板疲劳试验分类与选择71

5.2.1钢板疲劳试验分类71

5.2.2钢板疲劳试验选择82

5.3汽车钢板疲劳试验设计与操作85

5.3.1疲劳试验参数85

5.3.2疲劳试验样品87

5.3.3试验夹具88

5.3.4试验结束与保护控制88

5.3.5试验数据有效性判定89

5.4疲劳试验数据处理89

5.4.1应力控制疲劳试验S-N曲线斜线部分数据处理89

5.4.2应力控制疲劳试验S-N曲线水平部分（暨升降法疲劳极限）试验数据处理93

5.4.3应变控制ε-N曲线试验数据处理98

5.4.4可疑试验数据的取舍100

5.5钢板疲劳性能分析评价现状102

5.6钢板疲劳性能影响因素102

5.7钢板疲劳性能后续工作展望103

参考文献103

第6章钢板热成形技术与性能评价

6.1钢板热成形工艺105

6.1.1直接热成形工艺105

6.1.2间接热成形工艺106

6.2热成形钢的微观组织需求107

6.2.1热成形前钢板基础特性107

6.2.2热成形前后钢板的微观组织108

6.3热成形钢零件性能评价109

6.3.1加热温度及加热时间对热成形钢零件力学性能的影响109

6.3.2冷却速率对热成形钢零件力学性能的影响111

6.4钢板温成形技术111

6.4.1温成形定义及原理111

6.4.2温成形工艺窗口113

6.4.3温成形零件的工业生产114

6.4.4性能评价115

6.4.5结论与展望115

参考文献116

第7章钢板辊压成形性能与评价

7.1辊压成形工艺117

7.1.1基本原理118

7.1.2辊压生产工艺流程118

7.1.3辊压成形在汽车上的应用118

7.1.4辊压工艺新技术123

7.2辊压成形工序对成形质量的影响125

7.2.1钢板的力学性能125

7.2.2摩擦系数126

7.2.3钢板厚度/轧辊间隙127

7.2.4相对弯曲半径128

7.2.5成形速度128

7.3辊压成形对钢板的要求129

7.3.1辊压成形性129

7.3.2辊压成形对钢板的技术要求130

参考文献132

第8章板材和管材液压成形性能与评价

8.1液压成形工艺与技术134

8.1.1管材液压成形技术134

8.1.2板材液压成形技术136

8.1.3壳体液压成形技术138

8.1.4液压成形技术在汽车轻量化方面的应用139

8.2管材液压成形质量的影响因素142

8.2.1管材成形性能142

8.2.2材料性能的影响143

8.2.3成形工艺对管件液压成形质量的影响145

8.3管材液压成形质量的技术要求147

8.3.1弯管工序的主要缺陷147

8.3.2预成形工序的主要缺陷149

8.3.3液压工序的主要缺陷150

8.3.4液压成形工艺对板材的质量要求151

8.3.5液压成形工艺对焊管的质量要求153

参考文献155

第9章汽车用钢板的不同焊接方法及其性能

9.1高强度钢的电阻点焊157

9.1.1电阻点焊高强度钢的挑战157

9.1.2不同电极压力对电阻点焊高强度钢的影响158

9.1.3不同涂层对电阻点焊高强度钢的影响158

9.1.4回火对电阻点焊高强度钢的影响159

9.2液态金属裂纹161

9.3镀锌钢板的激光焊接164

9.3.1零间隙激光焊接镀锌钢板的挑战164

9.3.2零间隙普通激光焊接镀锌钢板的不同解决思路164

9.3.3零间隙远程激光焊接镀锌钢板的不同解决思路166

9.4汽车用钢CMT焊接168

9.5钢板可焊性评价170

参考文献171

第10章钢板的机械连接

10.1无铆连接173

10.1.1无铆连接的原理173

10.1.2无铆连接点的类型174

10.1.3无铆连接点的质量检验175

10.1.4无铆连接点的力学性能176

10.1.5无铆连接的材料要求177

10.2自冲铆连接178

10.2.1自冲铆连接的原理178

10.2.2自冲铆连接的铆钉和铆模178

10.2.3自冲铆连接点的质量检验179

10.2.4自冲铆连接的材料要求181

10.3流钻螺钉连接181

10.3.1流钻螺钉连接的原理181

10.3.2流钻螺钉连接的质量检验182

10.3.3流钻螺钉连接的适用范围182

10.4高速铆钉连接184

10.4.1高速铆钉连接的原理184

10.4.2高速铆钉连接的适用范围185

参考文献185

第11章钢板的胶粘连接与胶焊连接技术

11.1作为连接工艺的胶粘连接与胶焊连接186

11.2影响胶粘接头与胶焊接头力学性能的因素187

11.2.1胶焊接头的制造方法187

11.2.2胶焊接头强度的影响因素187

11.2.3胶焊接头中点焊与胶层的关系189

11.3胶粘连接与胶焊连接的模拟技术191

11.3.1模拟胶层的单元类型192

11.3.2表征胶黏剂的材料模型194

11.4胶粘结构的设计195

参考文献197

第12章钢板的涂装及涂层耐蚀性

12.1保证钢板耐蚀性的常用涂装材料199

12.1.1传统漆前处理材料199

12.1.2薄膜前处理205

12.1.3电泳底漆206

12.1.4中涂210

12.2钢板的涂装工艺214

12.2.1常用汽车涂装工艺流程215

12.2.2相关工序过程221

12.2.3涂装工艺新技术展望231

第13章典型零部件轻量化设计案例

13.1车身结构件的轻量化设计案例236

13.1.1热成形B柱轻量化236

13.1.2QP980拼焊B柱和门槛的轻量化239

13.2底盘零件的轻量化设计案例241

参考文献246