近年来，为减少CO2排放和提高冲撞安全性，汽车向轻量化、高强度化和高耐腐蚀性的方向发展，为此，推进了高强度合金化热镀锌钢板（以下简称高强度GA）在汽车部件上的应用。众所周知，钢板的高强度化会导致伸长率、塑性应变比（γ值）等决定成形性的力学性能下降。因此，提高高强度GA的成形性是高强度GA扩大应用的最大课题。为此开展了许多提高高强度GA的伸长率、 γ值等力学性能的研究。另一方面，降低高强度GA的摩擦系数也是提高成形性的一个手段。
到目前为止，已经开发出许多降低以软钢板为母材的合金化热镀锌钢板（GA）的摩擦系数的方法，其中有在GA钢板表面电镀Fe-Zn层，形成双镀层钢板的方法、对GA钢板表面进行薄膜型Ni-Fe-O润滑处理的方法和在GA钢板表面涂敷磷酸处理液形成磷酸盐皮膜的方法。JFE钢铁公司提出了与传统的涂敷固态润滑皮膜方法完全不同的理念，利用对GA钢板表面纳米尺寸表层进行改质的方法，使钢板具有良好的滑动性，提高了钢板的成形性，开发出具有优良成形性的高润滑GA钢板，并已经实用化。
现在，以软钢板为母材的JAZ R钢板已经在JFE钢铁公司的5条生产线上进行批量生产，并且已经完成或将要向德国、中国、泰国等国家的钢铁企业进行技术转让，使JAZ R钢板成为可在全球范围内进行供货的产品，在以日系汽车厂为主的众多汽车制造厂得到广泛应用。以软钢板为母材的JAZ R钢板的成形性优于传统的GA钢板，其他的综合特性与传统GA钢板相同。
下面研究了以高强度钢板为母材的JAZ R钢板的滑动性和成形性。
1滑动特性
1.1汽车钢板要求的滑动特性
汽车部件形状复杂，部件种类不同，甚至同一部件不同位置，对钢板滑动特性的要求也不同。对代表性汽车部件冲压成形的断裂危险部位的滑动速度和接触面压的关系进行了解析分析，根据解析结果，将成形中的滑动条件分为3大类。
A类是通过拉延筋流入模具内的部位。该部位的板材滑动速度高达200-1000mm/min，接触面压高达50-150MPa。B类是冲压成形的冲头肩部和冲头面的板材。该部位的板材与模具的接触面积比较大，滑动速度60-500mm/min，接触面压4-20MPa。C类是胀出成形部位。该部位在模具内移动量很小，其滑动速度小，为10-40mm/min。接触面压低，为1-15MPa。由于A类、B类滑动条件的板材移动距离较长，所以动摩擦系数是主要的影响因素。C类滑动条件的板材移动距离较短，所以静摩擦系数是主要的影响因素。
1.2以高强度GA为母材的JAZ R钢板的滑动特性
实验用材是以1.2mm厚的软钢板和抗拉强度（TS）为590MPa级、980MPa级高强钢板为母材的传统GA钢板和JAZ R钢板。测定了上述A、B、C条件下的实验用材的摩擦系数。
用平板滑动试验机测定A、B条件下的动摩擦系数μ，用拉拔滑动试验机测定C条件下的静摩擦系数μ'。试验中使用的润滑油的黏度是2.0mm2/s（40℃），密度0.82g/cm3。摩擦系数的测定结果发现，在各个条件下，以590MPa级、980MPa级为母材的JAZ R钢板的摩擦系数都小于传统GA钢板，与以软钢板为母材的JAZ R钢板的摩擦系数相当。这说明可以将JAZ R钢板制造技术用于高强度GA，采用以高强钢板为母材的JAZ R钢板可以提高钢板的成形性。
1.3摩擦系数与接触面压的关系
实际冲压时，钢板与模具接触面的压强受成形件形状和母材钢板强度的影响，母材高强度化，会导致接触面压增加。对传统GA钢板和JAZ R钢板的摩擦系数与接触面压的关系进行了实验研究，在实验中改变A条件的接触面压的大小。润滑油的使用与上述实验相同。实验结果见图1。传统GA钢板和JAZ R钢板的摩擦系数都随接触面压的增加而减少。原因是随接触面压的增加，润滑油的静态流体润滑效果变的显著。将传统GA钢板与JAZ R钢板进行比较可知，在接触面压65-260MPa范围内，两种钢板的摩擦系数差没有显著变化。这说明，虽然高强度JAZ R钢板会产生高接触面压，但仍能具有良好的滑动性。
1.4润滑机制
为阐明JAZ R钢板润滑性提高的机制，测定了A条件下的无润滑油情况下的两种钢板的摩擦系数，结果表明，在无润滑状态下，JAZ R钢板的摩擦系数也小于传统GA钢板。两种钢板的冲压负荷-滑动距离关系如图2。传统GA钢板在滑动中负荷的上下波动较大，原因是由于拉延筋与传统GA钢板之间的粘着性较强，传统GA钢板在冲压过程中反复发生粘着-移动的粘滞滑动现象。JAZ R钢板的负荷上下波动很小，原因是JAZ R钢板表面的改质层弱化了钢板与拉延筋之间的粘着性。
2冲压成形性
2.1小型试验机测定的冲压成形性
2.1.1胀出成形性
为考察JAZ R技术用于高强度钢板的效果，对高强度JAZ R钢板进行胀出成形性评价试验。试验用钢板是对工厂实机制造的高强度GA钢板的表面进行实验室JAZ R处理的钢板。母材是厚度1.2mm、TS440-980MPa级高强度GA钢板，这些钢板的伸长率不同。实验采用液压胀形机，测定了试样的极限成形高度。图3是圆锥台胀出试验的极限成形高度和钢板伸长率的关系。伸长率增加，极限成形高度也增加，伸长率和极限成形高度之间有着良好的相关关系。伸长率相同时，高强度JAZ R钢板的极限成形高度大于传统GA钢板，显示出高强度JAZ R钢板良好的成形性。原因是，在冲头肩部等钢板滑动部位，JAZ R钢板的滑动阻力小，促进了冲头接触部钢板的流动。如将滑动阻力减小的效果换算成伸长率是提高，高强度钢板的JAZ R化，可提高伸长率2%-4%。
2.1.2深冲成形性
对高强度JAZ R钢板的深冲成形性进行了试验评价。高强度JAZ R钢板的母材是γ值不同的、强度为270-980MPa级的1.2mm厚高强度GA钢板。将试验钢板加工成直径不同的圆形试样，在4.9-88.2kN范围内改变压边力，进行深冲成形试验。一般情况下，压边力越大，冲压件越容易产生裂纹，压边力减小，冲压件容易起皱。分别测定出不发生裂纹和起皱的可成形试样最大直径，然后计算出该直径与冲头直径的比，即极限深冲比（LDR）。图4是钢板的γ值与极限深冲比的关系。从图中可以看出极限深冲比随γ值的增加而增加，与强度无关。在γ值相同的情况下，高强度JAZ R钢板的极限深冲比大于传统GA钢板，说明高强度JAZ R钢板的成形性得到了提高。原因是由于对GA钢板进行JAZ R处理，使钢板的凸缘部和冲头肩部等钢板滑动部位的滑动阻力变小，促进了板料向模内的流动。如将本试验结果换算为提高γ值的效果，相当于γ值提高0.2-0.3。
2.2实验模具实际冲压成形性
2.2.1汽车后侧梁实际冲压成形性
对传统GA钢板和实机制造的高强度JAZ R钢板进行了实际冲压成形实验，两种钢板的母材是力学性能基本相同的590MPa级钢板。冲压成形实验的模具是与实际部件尺寸相同的汽车后侧梁实验模具。用1200t单动机械压力机进行冲压成形。改变冲压的压边力，考察成形件发生裂纹和起皱的情况。裂纹和起皱都未发生的可成形范围越大，说明成形性越好。图5是各实验钢板的可成形范围，与传统GA钢板相比，JAZ R钢板的可成形范围大，表明以590MPa级高强度钢板为母材的高强度JAZ R钢板具有优于传统GA钢板的冲压成形性。
2.2.2汽车中柱实际冲压成形性
对传统GA钢板和实机制造的高强度JAZ R钢板进行了汽车中柱实际冲压成形实验，两种钢板的母材是力学性能基本相同的980MPa级钢板。冲压成形实验的模具是与实际部件尺寸相同的汽车中柱实验模具。用1200t单动机械压力机进行冲压成形。通过对冲头行程的控制改变成形高度，测定冲压件不发生裂纹的最大高度（极限成形高度）。极限成形高度越大，说明成形性越好。图6是各实验钢板的极限成形高度，与传统GA钢板相比，JAZ R钢板的极限成形高度大，表明以980MPa级高强度钢板为母材的高强度JAZ R钢板具有优于传统GA钢板的冲压成形性。
3结语
近年来高强度GA钢板在汽车上的使用不断扩大，为提高高强度GA钢板的成形性，对将JAZ R技术用于高强度GA钢板制作的高强度JAZ R钢板的成形性进行了研究，得出以下结论。①JAZ R技术适用于高强度GA钢板，可提高汽车钢板所要求的滑动性，其效果与软钢情况相同。②根据小型模具实验对成形性的评价换算成力学性能，JAZ R技术用于高强度GA钢板的效果，相当于伸长率提高2%-4%， γ值提高0.2-0.3。③对以590MPa级、980MPa级高强度钢板为母材的传统GA钢板和JAZ R钢板，进行了实际部件尺寸的冲压成形性评价，证明JAZ R技术可以提高高强度钢板的成形性。
信息来源：《世界金属导报》
