沖壓常用材料的化學成分和力學性能-中國鋼桶包裝網

沖壓常用材料的化學成分和力學性能

一、黑色金屬

1.深拉深用冷軋鋼板發化學成分和力學性能

1）深拉深鋼板的化學成分? 深拉深用冷軋鋼板主要有08Al、08F、08、及10、15、20鋼。其化學成分如表8—44所示。

表8—44? 深拉深冷軋薄鋼板的化學成分（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）

鋼板	化學成分（質量分數 %）
鋼板	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Cu	Al
08Al	≤0.08	≤0.03	0.35～0.45	≤0.020	≤0.03	≤0.01	≤0.03	≤0.15	0.02～0.07
08F	0.05～0.11	≤0.03	0.25～0.50	≤0.040	≤0.04	≤0.25	≤0.10	≤0.25	—
08	0.05～0.12	0.17～0.37	0.35～0.65	≤0.035	≤0.04	≤0.25	≤0.10	≤0.25	—
10	0.07～0.14	0.17～0.37	0.35～0.65	≤0.035	≤0.04	≤0.25	≤0.15	≤0.25	—
15	0.12～0.19	0.17～0.37	0.35～0.65	≤0.040	≤0.04	≤0.25	≤0.25	≤0.25	—
20	0.17～0.24	0.17～0.37	0.35～0.65	≤0.040	≤0.04	≤0.25	≤0.25	≤0.25	—

（2）影響鋼板沖壓性能的主要因素? 化學成分、金屬組織、力學性能和表面質量等均影響沖壓性能

在上述鋼號中用量最大的是08鋼，并有沸騰鋼與鎮靜鋼之分，沸騰鋼08F價廉，表面質量好，但偏析比較嚴重，且有“應變時效”傾向，對于沖壓性能要求高，外觀要求嚴格的零件不適合。08Al鎮靜鋼板價格較高，但性能均勻，“應變時效”傾向小，適用于汽車、拖拉機覆蓋件的拉深。

1）08鋼中主要元素對沖壓性能的影響（表8—45）

表8—45? 主要元素對08鋼沖壓性能的影響

元素名稱	對沖壓性能的影響
C	增加Fe C的數量，提高鋼板的抗拉強度和屈服強度，降低塑性，使沖壓性能惡化，特別是當Fe C出現于晶界時，對沖壓性能的不利影響更大
Si	硅溶于鐵素體中，強化鐵素體的作用很大，增加強度，降低塑性，含硅量越低越好，深沖壓鋼板不能用硅脫氧
Mn	錳的直接影響不大，錳和硫形成MnS夾雜物，其數量和形態對沖壓性能有影響
P	磷顯著地增加強度和脆性，并有偏析傾向，易于形成帶狀組織，這些都對沖壓性能不利
S	形成硫化物，其數量、形狀和分布對沖壓性能有很大影響，數量多、且呈細長條狀分布的硫化物對沖壓性能不利
Al	是鎮靜鋼的最終脫氧劑，可與氮形成氮化鋁，顯著降低鋼板的“應變時效”傾向，容易得到“餅形”鐵素體晶粒，改善沖壓性能。鋼中鋁的最佳含量為其質量分數 =（0.03～0.05）%

2）深拉深冷軋薄板鐵素體晶粒度的標準（表8—46）

表8—46? 深拉深冷軋薄鋼板鐵素體晶粒級別

鋼板狀態	鋼號及拉深級別
	ZF　　HF	F	Z		S
	08Al		05F，8F，10F	08b，15F，20F，08，10，15，20	05F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20
冷軋	6，7，8或“餅形”	6，7，8，9或“餅形”	6，7，8	6，7，8，9	5，6，7，8，9

1)鋁鎮靜鋼08Al按其拉深質量分為三級：ZF—拉深最復雜零件；HF—拉深很復雜零件；F—拉深復雜零件

2)其他深沖薄鋼板（包括熱軋板）按沖壓性能分級為：Z—最伸拉深件；S—深拉深件；P—普通拉深件

3)深拉深冷軋薄鋼板的力學性能（表8—47）

表8—47? 深拉深冷軋薄鋼板的力學性能（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）

鋼號	級別	厚度/mm	/MPa	/MPa	/（%）
鋼號	級別	厚度/mm	/MPa	不小于
08Al	ZF HF F ? ?	全部全部 >1.2 1.2 <1.2	260～330 260～340 260～350 260～350 260～350	200 210 220 220 240	44 42 39 42 42	0.66 0.70 — — —
08F	Z S P	≤4	280～370 280～390 280～390	— — —	34 32 30	— — —
08	Z S P	≤4	280～400 280～420 280～420	— — —	32 30 28	— — —
10	Z S P	≤4	300～420 300～440 300～440	— — —	30 29 28	— — —
15	Z S P	≤4	340～460 360～480 360～480	— — —	27 26 25	— — —
20	Z S P	≤4	360～500 360～510 360～510	— — —	26 25 24	— — —

4)深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度（表8—48）

表8—48? 深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度

（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）

鋼板厚度	鋼號及級別
	08A1			08、08F			10、15、20
	ZF	HF	F	Z	S	P	Z	S
	Er值（杯突試驗深度）不小于
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0	9.5 9.8 10.3 10.6 10.8 11.2 11.3 11.5 11.7 11.8 12.0 — — — — —	9.3 9.6 10.1 10.5 10.7 10.8 11.0 11.2 11.3 11.4 11.6 11.8 12.0 12.1 12.2 12.3	9.1 9.4 9.9 10.3 10.5 10.7 10.9 11.1 11.3 11.4 11.5 11.7 11.9 12.0 12.1 12.2	9.0 9.4 9.7 10.0 10.3 10.5 10.8 11.0 11.2 11.3 11.5 11.6 11.8 11.9 12.0 12.1	8.4 8.9 9.2 9.5 9.9 10.1 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2 11.4 11.6 11.7 11.8 11.9	8.0 8.5 8.9 9.3 9.6 9.9 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2 11.4 11.5 11.7 11.8	8.0 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 — — — — — — — — — —	7.4 7.8 8.0 8.2 8.4 8.6 — — — — — — — — — —

2.常用材料的力學性能

（1）黑色金屬材料的力學性能（表8—49）

表8—49? 黑色金屬材料的力學性能

材料名稱	材料牌號	材料狀態	抗剪強度 /MPa	抗拉強度 /MPa	伸長率	屈服點 /MPa	彈性模量 /MPa
電工用工業純鐵C>0.025	DT1 DT2 DT3	已退火的	180	230	26
電工硅鋼	D11、D12 D21、D31 D32、D370 D310~340 S41~48	已退火的	190	230	26
普通碳素鋼	Q195	未經退火的	260~320	315~390	28~33	195
	Q215		270~340	335~410	26~31	215
	Q235		310~380	375~460	21~26	235
	Q255		340~420	410~510	19~24	255
	Q275		400~500	490~610	15~20	275
碳素工具鋼	08F	已退火的	220~310	280~390	32	180
	10F		260~360	330~450	32	200	190000
	15F		220~340	280~420	30	190
	08		260~340	300~440	29	210	198000
	10		250~370	320~460	28	—
	15		270~380	340~480	26	280	202000
	20		280~400	360~510	35	250	21000
	25		320~440	400~550	34	280	202000
	30		360~480	450~600	22	300	201000
	35		400~520	500~650	20	320	201000
	40		420~540	520~670	18	340	213500
	45		440~560	550~700	16	360	204000
	50	已正火的	440~580	550~730	14	380	220000
	55		550	?670	43	390	—
	60		550	?700	12	410	208000
	65		600	?730	10	420	—
	70		600	?760	9	430	210000
碳素工具鋼	T7~T12 T7A~T12A	已退火的	600	750	10	—	—
碳素工具鋼	T8A	冷作硬化的	600~950	750~1200	—	—	—
優質碳素鋼	10Mn	已退火的	320~460	400~580	22	230	211000
優質碳素鋼	65Mn	已退火的	600	750	12	400	21000
合金結構鋼	25CrMnSiA 25CrMnSi	已低溫退火的	400~560	500~700	18	950	—
合金結構鋼	30CrMnSiA 30CrMnSi	已低溫退火的	440~6000	550~750	16	1450 850	—
優質彈簧鋼	60Si2Mn 60Si2MnA 65SiWA	已低溫退火的	720	900	10	1200	200000
優質彈簧鋼	60Si2Mn 60Si2MnA 65SiWA	冷作硬化的	640~960	800~1200	10	1400 1600	—
不銹鋼	1Cr13	已退火的	320~380	400~470	21	420	210000
	2Cr13		320~400	400~500	20	450	210000
	3Cr13		400~480	500~600	18	480	210000
	4Cr13		400~480	500~600	15	500	210000
	1Cr18Ni19 2Cr18Ni19	經過熱處理的	460~520	580~640	35	200	200000
	1Cr18Ni19 2Cr18Ni19	已碾壓冷作硬化的	800~880	1000~1100	38	220	200000
	1Cr18Ni9Ti	熱處理退軟的	430~550	540~700	40	200	200000

?（2）鋼在加熱時的抗剪強度（表8—50）

表8—50? 鋼在加熱狀態的抗剪強度??（單位：MPa）

(3) 普通碳素鋼冷彎實驗指標（8-51）

表8—51? 普通碳素鋼冷彎試驗指標?? （GB700—1988）

牌號	試樣方向	冷彎試驗B=2a180°			備注
		鋼材厚度或直徑/mm			備注
		≤60	>60～100	>100～200
		彎心直徑d
Q195	縱	0	—	—	?? 各牌號A級鋼的冷彎試驗，在需方有要求時才進行 ?? 冷彎試驗合格時，抗拉強度上限可以不作交貨條件
Q195	橫	0.5a	—	—
Q215	縱	0.5a	1.5a	2a
Q215	橫	a	2a	2.5a
Q235	縱	a	2a	2.5a
Q235	橫	1.5a	2.5a	3a
Q255		2a	3a	3.5a
Q275		3a	4a	4.5a

注：B—試樣寬度

二、有色金屬

有色金屬的力學性能（表8—52）

表8—52　有色金屬的力學性能

材料名稱	牌? 號	材料狀態	抗剪強度τ/MPa	抗拉強度 /MPa	伸長率 /(%)	屈服點 /MPa	彈性模量E/MPa
鋁	1070A,1050A　1200	已退火	80	75～110	25	50～80	72000
鋁	1070A,1050A　1200	冷作硬化	100	120～150	4	120～240	72000
鋁錳合金	3A21	已退火	70～100	110～145	19	50	71000
鋁錳合金	3A21	半冷作硬化	100～140	155～200	13	130	71000
鋁鎂合金鋁鎂銅合金	SA02	已退火	130～160	180～230	—	100	70000
鋁鎂合金鋁鎂銅合金	SA02	半冷作硬化	160～200	230～280	—	210	70000
高強度鋁鎂銅合金	7A04	已退火	170	250	—	—	—
高強度鋁鎂銅合金	7A04	淬硬并經人工時效	350	500	—	460	70000
鎂錳合金	MB1 MB8	已退火	120～140	170～190	3～5	98	43600
		已退火	170～190	220～230	12～24	140	40000
		冷作硬化	190～200	240～250	8～10	160	40000
硬鋁	2Al12	已退火	105～150	150～215	12	—	—
		淬硬并經自然時效	280～310	400～440	15	368	72000
		淬硬后冷作硬化	280～320	400～460	10	340	72000
純銅	T1、T2、T3	軟	160	200	30	70	108000
純銅	T1、T2、T3	硬	240	300	3	380	130000
黃銅	H62	軟	260	300	35	380	100000
		半硬	300	380	20	200	—
		硬	420	420	10	480	—
黃銅	H68	軟	240	300	40	100	110000
		半硬	280	350	25	—	110000
		硬	400	400	15	250	115000
鉛黃銅	HPb59-1	軟	300	350	25	142	93000
鉛黃銅	HPb59-1	硬	400	450	5	420	105000
錳黃銅	HMn58-2	軟	340	390	25	170	100000
		半硬	400	450	15	—
		硬	520	600	5	—
錫磷青銅錫鋅青銅	QSn4-4-2.5 QSn4-3	軟	260	300	38	140	100000
		硬	480	550	3～5	?	100000
		特硬	500	650	1～2	546	124000
鋁青銅	QAl17	退火	520	600	10	186	—
鋁青銅	QAl17	不退火	560	650	5	250	115000～130000
鋁錳青銅	QAl9-2	軟	360	450	18	300	92000
鋁錳青銅	QAl9-2	硬	480	600	5	500	—
硅錳青銅	QBi3-1	軟	280～300	350～380	40～45	239	120000
		硬	480～520	600～650	3～5	540	—
		特硬	560～600	700～750	1～2	—	—
鈹青銅	QBe2	軟	240～480	300～600	30	250～350	117000
鈹青銅	QBe2	硬	520	660	2	1280	132000～141000
白銅	B19	軟	240	300	25	—	—
白銅	B19	硬	360	450	3	—	—
鋅白銅	BZn15-20	軟	280	350	35	207	—
		硬	400	550	1	486	126000～140000
		特硬	520	650	1	—
鎳	Ni-3～Ni-5	軟	350	400	35	70	—
鎳	Ni-3～Ni-5	硬	470	550	2	210	210000～230000
德銀	BZn15-20	軟	300	350	35	—	—
		硬	480	550	1
		特硬	560	650	1
鋅	Zn-3～Zn-6	—	120～200	140～230	40	75	80000～130000
鉛	Pb-3～Pb-6	—	20～30	25～40	40～50	5～10	15000～17000
錫	Sn1～Sn4	—	30～40	40～50	—	12	41500～55000
鈦合金	TA2	退火	360～480	450～600	25～30	—	—
	TA3		440～600	550～750	20～25	—	—
	TA5		640～680	800～850	15	800～900	104000
鎂合金	MB1	冷態	120～140	170～190	3～5	120	40000
	MB8	冷態	150～180	230～240	14～15	220	41000
	MB1	預熱 300℃	30～50	30～50	50～52	—	40000
	MB8	預熱 300℃	50～70	50～70	58～62	—	41000
銀	—	—	—	180	50	30	81000
可伐合金	Ni29Co18	—	400～500	500～600	—	—	—
康銅	BMn40-1.5	軟	—	400～600	—	—	—
康銅	BMn40-1.5	硬	—	650	—	—	—
鎢	—	已退火	—	720	0	700	312000
鎢	—	未退火	—	1491	1～4	800	380000
鉬	—	已退火	20～30	1400	20～25	385	280000
鉬	—	未退火	32～34	1600	2～5	595	300000

三、非金屬

（1）非金屬材料的極限抗剪強度（表8—53）

表8—53　非金屬材料的極限抗剪強度　（單位：MPa）

材料名稱	極限抗剪強度τ
材料名稱	管狀凸模裁切	普通凸模沖裁
紙膠板布膠板玻璃布膠板金屬箔的玻璃布膠板金屬箔的紙膠板環氧酚醛玻璃布板工業橡膠板石棉橡膠人造橡膠，硬橡膠層壓紙板層壓布板絕緣紙板厚紙板軟鋼紙板有機玻璃聚氯乙烯氯乙烯賽璐咯皮革工業用皮革工業用毛氈樺木膠合板漆布、絕緣漆布云母人造云母硬鋼紙板	100～130 90～100 120～140 130～150 110～130 180～210 1～6 40 40～70 100～130 90～100 40～70 30～40 20～40 70～80 60～80 30～40 40～60 6～8 — 4～5 10 30～60 50～80 120～150 30～50	140～200 120～180 160～185 160～220 140～200 210～240 20～80 — — 140～200 120～180 60～100 40～80 20～30 90～100 100～130 50 80～100 30～50 45～55 — — — 60～100 140～180 40～45

（2）非金屬材料加熱時的抗剪強度（表8—54）

表8—54　非金屬材料加熱時的抗剪強度

材料	溫度/℃	抗剪強度τ/MPa
		孔的直徑/mm
		1～3	3～5	5～10	>10
紙膠板	22 70～100 105～130	147～177 118～137 108～127	118～147 98～118 98～108	98～108 88～98 88～98	98～108 93 88
布膠板	22 80～100	127～147 98～118	118～127 78～108	103～118 88～98	88～98 69～78
玻璃布膠板	22 80～100	157～181 119～137	147～152 113～118	147 108	39～127 88～98
玻璃纖維絲膠板	22 80～100	137～157 98～118	127～137 88～108	118～127 88	69 39
有機玻璃	22 70～80	88～98 59～78	78～88 69	69～78 49	69 39
聚氯乙烯塑料	22 100	118～127 59～78	98～108 49～59	49～88 39～49	59～78 39
賽璐咯	22 70	78～98 49	69～78 39	59～64 34	59 29

注：表列抗剪強度用于普通凸模沖裁時的計算值。