汽車外板(ban)用薄板(ban)要求美觀(guan)并(bing)且具(ju)有優良沖(chong)壓成(cheng)形(xing)性。為了制造能產生大變形(xing)的(de)軟(ruan)質(zhi)(zhi)鋼(gang)板(ban)，須除去(qu)鋼(gang)中的(de)碳和雜(za)質(zhi)(zhi)或以(yi)(yi)生成(cheng)化(hua)合物的(de)形(xing)式進(jin)行(xing)無(wu)害化(hua)處理，以(yi)(yi)精確控制鐵的(de)晶體方位。在前(qian)述的(de)鋼(gang)板(ban)軟(ruan)質(zhi)(zhi)化(hua)原理和結構的(de)基礎上，介紹以(yi)(yi)工業規模(mo)生產汽車用軟(ruan)質(zhi)(zhi)深沖(chong)成(cheng)形(xing)鋼(gang)板(ban)而(er)進(jin)行(xing)的(de)技術開發。

　　1.軟質鋼板制造歷史

　　汽(qi)車外板(ban)用深沖成形薄鋼(gang)板(ban)須(xu)有易加工的(de)(de)柔軟度。越(yue)接(jie)近純鐵就越(yue)軟，制造(zao)純鐵的(de)(de)主要障礙就是碳(tan)(tan)。在軟鋼(gang)板(ban)的(de)(de)制造(zao)過程中，須(xu)去除鐵中的(de)(de)碳(tan)(tan)和雜質，并綜(zong)合多(duo)種技(ji)術，以控(kong)制鐵（原子）晶體方位，使(shi)之易于加工。

　　首先(xian)，在煉鋼(gang)(gang)工序以(yi)去除碳和(he)雜質(zhi)(zhi)為目標,調整了鋼(gang)(gang)液成(cheng)分(fen)而制造出低碳鋼(gang)(gang)，再(zai)控(kong)制鐵晶體方(fang)位；然(ran)后在熱(re)軋(ya)、冷軋(ya)中(zhong)調整形狀和(he)材質(zhi)(zhi),并在退火工序使鐵的(de)晶體方(fang)位一致的(de)同時，將(jiang)溶(rong)入的(de)固(gu)(gu)溶(rong)碳變成(cheng)碳化(hua)物(wu)固(gu)(gu)定,以(yi)實現無害化(hua)，從而獲(huo)得(de)軟質(zhi)(zhi)鋼(gang)(gang)板。從轉爐冶煉的(de)350t鋼(gang)(gang)水(shui)到精軋(ya)成(cheng)0.8mm厚度薄(bo)板的(de)整個生產流程,進行了上述貫(guan)徹(che)始終的(de)材質(zhi)(zhi)控(kong)制。

　　2.退火是晶體控制的關鍵

　　制造深(shen)沖鋼板時，退火是最重要的(de)(de)工序。由于(yu)冷(leng)軋薄板變(bian)硬，故須經退火處理將之軟化。此軟化是將在冷(leng)軋中變(bian)硬的(de)(de)晶粒逐一(yi)變(bian)軟,被稱作“再(zai)結(jie)晶”的(de)(de)現象(xiang)。為了(le)經退火處理提高深(shen)沖性能，利用(yong)再(zai)晶體控制晶體排列方向(xiang)，同(tong)時還為了(le)抑制鋼板材質(zhi)時效劣(lie)化而(er)設(she)法(fa)降(jiang)低最終(zhong)制品中的(de)(de)固溶碳(tan)量。

　　退(tui)火(huo)方(fang)法可(ke)分為“裝箱退(tui)火(huo)”（也稱(cheng)間(jian)隙或分批退(tui)火(huo)）與“連續退(tui)火(huo)”。前者歷史悠久，至今仍在(zai)繼續使用。板卷加熱需1天，冷(leng)卻需3天，屬緩慢充分的(de)熱處(chu)理(li)。后者從加熱到冷(leng)卻共計10min即(ji)可(ke)完(wan)成(cheng)，是高效(xiao)連續退(tui)火(huo)。兩(liang)者的(de)不同之(zhi)處(chu)在(zai)于加熱冷(leng)卻速度的(de)差異。

　　在裝(zhuang)箱退(tui)火(huo)充(chong)分加熱(re)過程中Al與N結(jie)合，由(you)于再結(jie)晶(jing)出的晶(jing)粒中僅選擇能(neng)提升深沖(chong)成(cheng)形性的四面體(ti)型晶(jing)粒，故(gu)即使(shi)含碳量較高的鋼板(ban)也(ye)能(neng)確保(bao)良(liang)好的深沖(chong)成(cheng)形性。況且，因(yin)冷(leng)卻(que)(que)充(chong)分，在高溫下溶出的碳也(ye)可(ke)再以滲碳體(ti)的形式(shi)被固定，從而減輕(qing)了鋼板(ban)材質的時(shi)效劣(lie)化。然而，如此退(tui)火(huo)需耗時(shi)3～4天，且板(ban)卷加熱(re)又冷(leng)卻(que)(que)，也(ye)存在均勻性差的問題。

　　3.改進退火后的冷卻確保車用外板性能

　　車用外(wai)板須保證加工(gong)性優(you)良，表面光潔美觀，除無各種缺陷之(zhi)外(wai)，還應避免沖(chong)壓在表面產(chan)生(sheng)的小(xiao)皺紋（又稱面應變）。

　　鋼(gang)(gang)中溶(rong)進的(de)微量C和N,即使(shi)在(zai)室溫下(xia)也會(hui)在(zai)鋼(gang)(gang)中到處流(liu)動，在(zai)深沖(chong)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)時(shi)(shi)(shi)聚(ju)集到滑移(yi)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)部(bu)位(wei)而阻礙鋼(gang)(gang)板(ban)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)，此(ci)現象(xiang)稱作“時(shi)(shi)(shi)效”。隨著時(shi)(shi)(shi)間的(de)延長，就會(hui)出現鋼(gang)(gang)的(de)延性變(bian)(bian)(bian)差或(huo)變(bian)(bian)(bian)硬等材(cai)質劣化(hua),即時(shi)(shi)(shi)效劣化(hua)。若經加工(gong)時(shi)(shi)(shi)效后的(de)鋼(gang)(gang)板(ban)，就會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)局(ju)部(bu)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)集中的(de)筋狀皺(zhou)紋(wen)而損(sun)害外(wai)(wai)觀，也就失去了(le)(le)(le)作為汽車外(wai)(wai)板(ban)用材(cai)的(de)商品價值。另外(wai)(wai),若鋼(gang)(gang)板(ban)變(bian)(bian)(bian)硬，沖(chong)壓的(de)車門把手部(bu)位(wei)就會(hui)產(chan)生(sheng)(sheng)變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing)等折皺(zhou)。因(yin)此(ci)，為了(le)(le)(le)防止鋼(gang)(gang)中殘余固(gu)溶(rong)碳引(yin)起的(de)時(shi)(shi)(shi)效劣化(hua)，須使(shi)鋼(gang)(gang)板(ban)退(tui)火后無殘余固(gu)溶(rong)碳。新日鐵在(zai)退(tui)火冷卻后進行了(le)(le)(le)“過時(shi)(shi)(shi)效處理”，以將碳固(gu)定成Fe3C而進行了(le)(le)(le)無害化(hua)處理。

　　所謂過時(shi)(shi)效處理(li),就(jiu)是(shi)在700℃以上進(jin)行高溫(wen)退火控制晶體方(fang)向后，將鋼板快(kuai)冷至300℃附(fu)近而產生(sheng)(sheng)許多Fe3C種(zhong)(zhong)子(zi)，在短時(shi)(shi)間內即能聚(ju)集鋼中固(gu)溶(rong)碳而促進(jin)Fe3C的生(sheng)(sheng)長。為獲得此Fe3C種(zhong)(zhong)子(zi)，可(ke)彌散鋼中硫化(hua)物或降低冷卻溫(wen)度等，這樣就(jiu)可(ke)以持續生(sheng)(sheng)產無時(shi)(shi)效劣化(hua)的鋼。

　　4.控制Mn含量和熱軋卷取溫度使材質最佳化

　　為了(le)提高鋼(gang)板的(de)深(shen)沖成形性(xing)，除沒有固(gu)溶(rong)碳之外，在(zai)有滲碳體存在(zai)的(de)條件下進(jin)行加工時,須將其(qi)影響(xiang)降至最低。為此，調(diao)整鋼(gang)的(de)成分并控制軋(ya)制溫度(du)。

　　以往(wang)在冷(leng)軋之前(qian)，一(yi)直采用將熱軋鋼板高溫卷取(qu)的(de)方法。因卷取(qu)后冷(leng)卻(que)極慢，故生成的(de)滲碳體粗大(da)(da)，在加(jia)工時可減(jian)少發生湍流(liu)的(de)場(chang)所，并在慢冷(leng)過程中將大(da)(da)部(bu)分碳聚集到滲碳體中。

　　然而,熱(re)軋(ya)板卷越(yue)是高(gao)溫卷取(qu)，其表面(mian)和內部冷速(su)差異(yi)就越(yue)大，從而使滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)體(ti)的(de)彌散(san)程度(du)和固溶(rong)碳(tan)(tan)量產生(sheng)波動，甚至使部分(fen)鐵原子的(de)晶體(ti)方向未(wei)能充分(fen)一致。為(wei)了避免出現這種(zhong)情況，降低(di)熱(re)軋(ya)卷取(qu)溫度(du)最有效。另外，詳細分(fen)析了滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)體(ti)長(chang)大的(de)速(su)度(du)，結果(guo)表明(ming)：降低(di)鋼(gang)中的(de)Mn含量時，即(ji)使在低(di)溫卷取(qu)，滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)體(ti)也易粗(cu)大。因此，即(ji)使在較低(di)溫卷取(qu)熱(re)軋(ya)板卷，也能控制碳(tan)(tan)和滲(shen)(shen)碳(tan)(tan)體(ti)的(de)理想形態，從而穩(wen)定鋼(gang)板的(de)深沖成形性(xing)。

　　5.利用成分調整、溫度管理和控軋獲得理想晶體方位的IF鋼

　　由于車體形(xing)狀的(de)復雜化(hua)(hua)和(he)分(fen)離(li)部件的(de)一(yi)體化(hua)(hua)，要求車用外(wai)板須(xu)有苛刻(ke)的(de)深沖(chong)成形(xing)性，故在煉鋼工(gong)序(xu)中須(xu)將(jiang)較低(di)(di)碳（0.01%～0.05%）鋼進一(yi)步降低(di)(di)，達到超(chao)低(di)(di)碳化(hua)(hua)（純鐵化(hua)(hua)）。

　　純鐵化工藝的(de)關鍵(jian)在于將碳(tan)和雜(za)質降至(zhi)極限。采用真空脫(tuo)氣(qi)(qi)二(er)次精煉工藝，將由(you)轉爐吹煉終了的(de)鋼水進一步在真空槽中(zhong)脫(tuo)氣(qi)(qi)（包(bao)括(kuo)脫(tuo)H、脫(tuo)N和脫(tuo)O），脫(tuo)碳(tan)并將鋼液中(zhong)的(de)碳(tan)含量降至(zhi)10ppm（即0.001%）以下。

　　像(xiang)這(zhe)(zhe)樣在(zai)近似純鐵(tie)的(de)鋼(gang)液(ye)中(zhong)加(jia)入適量的(de)Ti和Nb等(deng)微合金化元素，鋼(gang)中(zhong)僅存(cun)無害化的(de)碳，這(zhe)(zhe)就是(shi)IF鋼(gang)。若觀察(cha)從冷(leng)軋(ya)(ya)中(zhong)變硬的(de)晶(jing)粒(li)在(zai)退(tui)火(huo)中(zhong)的(de)再(zai)晶(jing)體過程，發現在(zai)冷(leng)軋(ya)(ya)前(qian)晶(jing)粒(li)之間的(de)邊界(jie)（即(ji)晶(jing)界(jie)）所產生的(de)晶(jing)粒(li)具有能促(cu)進深沖性(xing)提高(gao)(gao)的(de)高(gao)(gao)r值(zhi)的(de)四(si)面體形晶(jing)體方位。 為(wei)了提供盡可能多的(de)晶(jing)體晶(jing)界(jie)，冷(leng)軋(ya)(ya)前(qian)應(ying)盡可能將晶(jing)粒(li)控制得(de)小些。為(wei)此(ci)，應(ying)在(zai)開始熱軋(ya)(ya)時降(jiang)低加(jia)熱溫(wen)度，并盡可能在(zai)低溫(wen)下熱軋(ya)(ya)，以使鋼(gang)在(zai)晶(jing)粒(li)度大前(qian)冷(leng)卻(que)。

　　另外(wai)，將Ti和Nb的加入量調整(zheng)到最佳的條件下(xia)進行細化晶粒。IF鋼(gang)(gang)(gang)與低(di)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)不同之處是鋼(gang)(gang)(gang)中的碳(tan)被微(wei)合金元素Ti和Nb固定了，故不用擔(dan)心殘余的碳(tan)會引起時效劣(lie)化。

　　現在(zai)，以新日鐵為(wei)代(dai)表(biao)的(de)不少日本鋼鐵廠家采用(yong)煉(lian)鋼、軋制技術以及從(cong)熱軋到連續退火(huo)的(de)高度精確溫(wen)控技術，正持續批量(liang)生產(chan)滿足(zu)苛刻深沖成形要求的(de)高質(zhi)量(liang)IF鋼。

　　6.柔軟而堅固的BH鋼板

　　汽車(che)用外板須(xu)柔軟(ruan)而美Mn含量觀，成車(che)后還須(xu)有耐沖擊(ji)的(de)特性，例如在有小塊石頭撞(zhuang)擊(ji)或在停車(che)場與鄰車(che)的(de)車(che)門間接觸碰撞(zhuang)時(shi)不發生(sheng)凹(ao)陷。為(wei)了(le)使＜1mm厚度的(de)薄(bo)板具有此(ci)特性，鋼(gang)板須(xu)硬(ying)；但硬(ying)鋼(gang)板成形困難，且沖壓成形時(shi)所產生(sheng)的(de)局部(bu)折皺也有損外觀。

　　為此，開(kai)發了(le)BH鋼(gang)(gang)板。其特點是(shi)成形時軟但成品(pin)使用時變硬。這是(shi)由于鋼(gang)(gang)板中(zhong)殘存有極微量(liang)的固溶(rong)碳，在(zai)涂漆車(che)體的干燥（170℃×20min）燒結(jie)工(gong)序(xu)中(zhong)，在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)遷移，抑制(zhi)了(le)鋼(gang)(gang)的滑移變形（即使鋼(gang)(gang)板變硬）。新日(ri)鐵(tie)控制(zhi)了(le)Ti和(he)Nb的加入量(liang)并實現最佳化(hua)，產品(pin)在(zai)室溫下存放6個(ge)月后性能也穩定(ding)。所開(kai)發的BH鋼(gang)(gang)板已(yi)經實用化(hua)，正在(zai)為車(che)用外板的薄壁化(hua)和(he)輕量(liang)化(hua)做出貢獻。