精沖工藝是在普沖技術上發展起來的一種把精密沖裁和板料成形相結合的制造精密、復雜沖壓件的高效而經濟的加工技術。精沖需要使用具有良好的塑性、低屈強比、高延伸率、良好的球化細晶粒度組織結構的材料，一般抗拉強度在600MPa 以下。精沖材料概況
精沖材料分類
精沖材料是精沖技術的核心要素之一，精沖要求材料材質均勻且硬度適中。目前精沖材料主要有鋼、鋁或鋁合金、銅或銅合金三大類，其中鋼占比90%、鋁或鋁合金占比8%、銅或銅合金占比2%。鋼材是應用最多的精沖材料，按照鋼材類型的不同可分為碳素鋼、合金鋼、冷成形高屈服鋼、不銹鋼四類。1)低碳鋼中SPCC、SPCC-1B、DC01、SAE1010、SPHC，廣泛應用于傳統硬盤音圈馬達支架、變速箱摩擦材料、空調閥板等。其特點有：低硅(≤0.05%)、低碳(≤0.1%)，不存在層片狀珠光體，都是游離滲碳體，因此熱處理再結晶退火有利于材料的精沖成形，即使是熱軋態沖壓也能得到良好的光亮帶。低碳鋼中S20C、SAE1018、C15、20MnB5、SAE1020、S35C，主要應用在變速箱摩擦片、座椅調節機構齒板零件、發動機飛輪等零件。其特點是：碳含量為0.13%～0.25%，錳含量為0.5%～0.9%，材料經過球化退火后，片狀珠光體轉化成球狀，具有良好的塑性變形能力，利于精沖齒類零件，材料的錳含量要高于超低碳的材料，后續通過淬火滲碳處理，達到強度與耐磨的要求。2) 中碳鋼較常用的是S45C、S55C、C45E、SAE1055，主要應用在汽車門鎖、安全帶、鏈條行業等。其特點是含碳量較高(0.43%～0.58%)，材料必須經過球化退火才具有比較好的塑性，材料強度較高后續沖壓后一般做普通淬火處理。3)高碳鋼中C60E、SAE1060、SK85，含碳量很高，需要多次熱處理、多次軋制才能達到良好的球化狀態。主要應用在安全帶、軸承等領域。⑵合金鋼類中典型鋼種有16MnCr5、SCM435、42CrMo4、51CrV4，材料一定要經過球化處理才能獲得很好的塑性，不處理容易脆斷，一般以生產形狀不太復雜的平面零件為主，不太適合復雜變形的零件，主要以CrMo 合金為主。主要應用于汽車門鎖系統，發動機系統，離合器系統等。⑶冷成形高屈服鋼類中典型鋼種有QSTE420TM、QSTE550、S460MC、SAPH440，此類材料屬于低碳細晶粒結構鋼，就是在高錳低碳鋼中加入了鈮、釩、鈦等合金細化了組織，增加了強度，有利于精沖成形。主要應用在座椅調節器導向板、撥叉、蓋板等零件。⑷不銹鋼類典型鋼種有1.4016，必須有很好的碳化物結構才有利于沖壓，主要用于制造排氣管法蘭。
國內外精沖材料性能與價格的對比
隨著國內汽車行業的發展，精沖材料國產化腳步加快，很多零部件巨頭急需零件或材料的本土化供應，減輕降本與交期的壓力，國內大鋼廠也意識到了這個需求，走在前沿的如寶鋼、寶鋼股份研究院、梅鋼技術中心，都投入了大批人力對新的精沖熱軋材料進行研發。第二梯隊如首鋼，第三梯隊如湖南婁底漣鋼等都在精沖原材料上投入了大量人力、物力。材料價格的走向已經趨于透明，國外的材料價格已經明顯下降；性能上，國內的材料已經接近國外的材料。以汽車行業為例，詳情見表1 汽車典型零件國產化比例及國外優勢。
企業選擇優質精沖材料的標準
企業選擇優質精沖材料的標準主要考慮價格導向、材料應用領域、企業戰略三個因素。歐美系、日系以品質為主導，會根據不同的材料應用，選擇不同精沖材料狀態與標準。一般歐美系有一套成熟的材料標準供材料生產廠家參考，日系一般會提供技術要求，國內企業沒有形成精沖材料的標準體系。作為精沖材料生產企業，一般會根據材料的應用領域以及精沖廠家的后續工藝來推薦合適的材料。具體情況見表2。
國內精沖材料的發展
發展概況
隨著煉鋼技術的進步，我國精沖材料正逐步進行低碳鋼向中高碳鋼的轉變，類似SK5 這種要求的高碳鋼已經在寶鋼股份成功生產，從非金屬夾雜到球化率都有很好的控制，且材料的硫含量控制到0.005%以內，達到了國際領先水準；從合金鋼來看，Cr、Mo、Ni 合金的大量應用，為了材料沖壓后的淬火滲透性加入硼元素，有利于后續的熱處理；冷成形高屈服鋼抗拉強度已經達到1000MPa 以上級別，并在汽車座椅滑軌領域應用中不斷改進與優化。當然目前國內精沖鋼的發展迅猛，很多小型鋼廠也在不斷推陳出新，我們的關注度不僅僅要在材料成形性能上下功夫，還要考慮材料的應用領域與工況條件，材料的后續深加工的要求，逐步將中國的材料推向全新的高度，趕超國際領先水準。
性能分析
高端精沖材料的成分范圍目前還無法完全滿足。尤其是要求碳含量在0.03%范圍內波動，抗拉強度要求在60MPa 以內都很難做到，目前對發動機零部件用鋼晶界氧化的常規水準控制在10μm 以內，客戶要求比較高的必須控制在5μm 以內。表3 為目前可以實現的精沖材料要求。
精沖材料發展趨勢
厚規格材料將異軍突起
隨著精沖設備的更新換代，模具技術水平的大幅提升，鍍層技術與油品技術的發展，之前傳統的鍛壓、機加工、澆鑄等實現產品的手段，未來將可能通過厚規格材料的精沖工藝來實現。采用精沖工藝，不僅僅能提升生產效率，而且還有效節約了成本。
材料強度不斷提升
汽車輕量化如今已經成為汽車領域不斷發展的風向標，在追求低碳環保經濟的今天，如何通過減重來降低車輛的油耗是每個車企不斷探索的方向。以一輛乘用車為例，平均重量1.2t 左右，約85%的重量來源于鋼板，這些鋼板則主要來自于車身結構件（如底盤、發動機、變速箱、座椅等）。通過研發高強度的材料，不僅可以提高車輛主動安全性，而且可以降低精沖材料的厚度，有效地減少車重。可以預見，未來5 ～8 年內，一些經特殊處理的中高碳鋼、合金鋼、冷成形汽車高強鋼還是會占主導地位。
技術發展對未來精沖材料的要求
中國的沖壓輔助行業隨著沖壓業的長足進步，不斷的發展，涌現出了越來越多做電氣設備一體化的公司與工作室，未來傳統的人工送料將全面被自動送料系統、機械手等取代，這也對精沖材料提出了越來越高的要求。寶鋼相關部門對沖壓行業進行調研后得知，目前做精沖零件的設備主要有三種：⑴精沖機及精沖模具，這是目前所了解的效率最高最先進的產品實現手段；⑵大噸位高速沖床配合精密模具，普遍應用于僅對產品功能面有要求而對產品沖裁面光亮帶要求不高的場合；⑶多臺沖床組合成連續生產線，通過機械手導軌等手段配以PLC 自動控制系統，也可以有效提升沖壓的效率。以上三種沖壓生產模式對材料的要求非常苛刻，材料的厚度精度將影響成形的一致性、精密模具的沖次，良好的表面質量可以降低后續處理的成本，優良的加工性能又是材料成形、模具壽命的基礎。因此，高精度的尺寸，良好的表面質量，優良的加工性能成為評判精沖材料優劣的標準。未來必須要有良好的材料與沖壓設備、模具做匹配，打破傳統用模具去遷就材料不足的劣勢。
