一種高強度熱軋汽車大梁鋼板及其製造方法
2023-08-03 19:04:41
專利名稱：：一種高強度熱軋汽車大梁鋼板及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及鋼鐵材料類，具體地說，本發明涉及熱軋鋼材，更具體地說，本發明涉及一種用於汽車車架的高強度熱軋鋼板。
背景技術：
：汽車車架一般由縱梁和橫梁組成，經由懸掛裝置、前橋、後橋支承在車輪上，必須具有足夠的強度和剛度以承受汽車的載荷和從車輪傳來的衝擊。縱梁、橫梁一般採用衝壓或滾壓成形加工，隨著鋼板強度的提高，衝壓機的衝壓力需增加，衝壓後的回彈量也將增大，因此高強度大梁的成形一般採用滾壓成形。由於汽車車架一般採用冷加工成形，縱梁和橫梁之間採用鉚接、螺栓連接或焊接，車架承受發動機、車廂和裝載貨物的重量、經受車輪的衝擊，因此汽車大梁用鋼板必須具備高的疲勞強度、較好的衝壓性能和冷彎性能，以適應冷衝成型加工要求。為了提高汽車的裝載能力，重型汽車車架常採用雙梁、即主梁加副梁的方法，這不僅增加製造成本，也增加了汽車重量和燃油消耗。減重節能、降低排放是當代汽車發展的方向，汽車工業對輕量化、安全、排放、成本控制及燃油經濟性要求越來越高，這就驅使汽車工業採用高強度鋼板。汽車大梁用鋼板一般為微合金高強度鋼，具有較高屈強比，其厚度大都為5~10mm。國內汽車用量最多的是屈服強度355MPa級大梁鋼板，如16MnL和09SiVL等大梁鋼板，少數汽車廠採用屈服強度500MPa級大梁鋼板，如QStE500TM。經檢索，現有以卜一些專利文獻涉及熱軋汽車鋼板，其化學成分見表l。表l相關熱軋汽車鋼板的化學成分(wt%)tableseeoriginaldocumentpage3tableseeoriginaldocumentpage4中國專利申請200510100421.2涉及一種採用薄板坯連鑄連軋技術生產V-N微合金高強度鋼帶，其含氮量較高，利用薄板連鑄坯再結晶控軋細化晶粒和V(C,N)析出強化提高鋼帶的強度，鋼帶的屈服強度為420700Mpa。中國專利申請01820102.4涉及一種抗拉強度690MPa以上的高擴孔高延展性的高強度熱軋薄鋼板，熱軋後採用兩段式冷卻，工藝較為複雜，屬鐵素體+貝氏體鋼，為了有利於鐵素體的析出，鋼中含Si比較高，它是以TiC和NbC的析出提高鋼的強度。中國專利申請200510047632.4涉及一種700MPa級高強度超細晶粒熱軋帶鋼，其含Nb量較高，板坯加熱溫度120(TC、終軋溫度790850°C、巻取溫度450600°C，鋼組織結構為鐵素體加少量的貝氏體。中國專利申請200510047633.9涉及一種700MPa級F/B高強度熱軋帶鋼，它增加了C與Ti的含量，從而提高帶鋼的強度，但碳含量過高會影響鋼的冷成型性能。日本專利申請JP11343536涉及的是一種含有Cr的抗拉強度780MPa級卡車大梁和橋殼用高強度熱軋鋼板。考慮到汽車大梁鋼板不僅應具有高強度、優良冷成型等性能，且易於生產，成本低廉等因素，本發明者進行了化學成分配比及工藝的研究，設計出了一種屈服強度在550750Mpa級的熱軋汽車大梁鋼板，從而完成了本發明。本發明的一個目的在於提供一種熱軋汽車大梁鋼板。本發明的另一個目的在於提供這種熱軋汽車大梁鋼板的製造方法。
發明內容本發明的第一個方面提供一種高強度熱軋汽車大梁鋼板，所述汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.05~0.10wt%、Si$0.10wt%、Mn:l.l0~1.85wt%.P^0.025wt%、S^0.0030wt%、Al:0.015~0.060wt%.N^0.0060wt%、Nb:0.015~0.050wt%、Ti:0.015~0.150wt%、Ca^0.0050wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。在一個優選實施方式中所述汽車大梁鋼板的化學成分中還包括V:0.015~0.150wt%。下面，對本發明汽車大梁鋼板的化學成分作用作詳細敘述。C:提高鋼板強度的元素，作為碳化物形成元素對強化鐵素體強度十分有利，但含碳量太高會降低鋼板的冷成形性能和焊接性能，含碳量太低不僅不能保證足夠的強度，而且會增加製造成本。因此本發明中碳含量控制在0.050.10wt^。Si:在鋼中起固溶強化作用，但含矽鋼易惡化鋼板的表面質量，從而降低鋼的疲勞性能，因此最好把矽含量控制在0.10wt%以下。Mn:固溶強化元素，若含量過低會導致鋼的強度不足，含量太高則會使鋼的塑性下降，本發明中Mn含量控制在1.101.85wt%。P、S:鋼中的雜質元素，含量應越低越好，本發明中P含量控制在0.025wt免以下、S含量控制在0.0030wt呢以下。Al:鋼中的脫氧元素，可減少鋼中的氧化物夾雜，純淨鋼質，提高鋼板的成形性能和疲勞強度，一般，Al的含量控制在0.015~0.060wt%。Ti、Nb、V:有效細化晶粒、提高強度和韌性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存在於鋼中。Nb可明顯提高奧氏體未再結晶溫度，對細化晶粒有強烈的作用。Ti、V是碳化物形成元素，對提高鋼的強度有明顯的作用，本發明儘量控制Nb含量為0.015~0.050wt%、Ti含量為0.015~0.150wt%、V含量為0.015~0.150wt%。N:在鋼中以氮化物和碳氮化物形式存在，過多的N將消耗鋼中的鈦，形成對鋼塑性不利的TiN夾雜物，從而降低鋼的疲勞性能，因此在本發明鋼的化學成分中，控制N含量在0.0060wt免以下。Ca:可改變鋼中硫化物的形態，提高鋼板的塑性和韌性，因此本發明的鋼中加入了0.0050wt呢的Ca。本發明的第二個方面提供一種高強度熱軋汽車大梁鋼板的製造方法，該方法包括冶煉、鑄造、加熱、軋制、冷卻、巻取工序，其中軋制工序在奧氏體區進行，軋制變形量>80%，終軋溫度84090(TC，終軋後的鋼板冷卻至53060(TC巻取。在本發明鋼板的製造過程中板坯在奧氏體再晶界區進行粗軋，通過軋制變形後的再結晶細化奧氏體晶粒，鋼板的變形量在80%以上，通過奧氏體低溫區的軋制變形，使奧氏體晶粒內形成變形帶並因應變誘發微合金元素的碳氮化物沉澱，細化奧氏體的相變產物，提高鋼板的韌性。終軋溫度控制在奧氏體未再結晶區84090(TC，終軋溫度太低軋制負荷增加，加工困難，溫度太高細化晶粒效果差。本發明將巻取溫度控制在53060(TC，這樣保證了微合金的析出強化效果。在一個優選實施方式中所述加熱工序中的加熱溫度為1220~1250°C。加熱溫度一般控制在1220~1250°C，若溫度過低，微合金元素溶解不充分，特別是鈦元素的溶解，這樣就不能充分利用微合金元素的作用，從而使鋼的強度降低，但溫度過高也易使晶粒粗化，對提高鋼板韌性不利。在一個優選實施方式中所述冷卻工序中的冷卻速度為30~50°C/s。對熱軋後的帶鋼進行冷卻，冷卻速度最好為305(TC/s，若過低則會降低細晶強化的效果。本發明的有益效果為本發明的熱軋汽車大梁鋼板採用普通的合金元素，生產易行，成本低廉，且鋼板具有良好的表面質量，有較好的強塑性和強韌性配合。鋼板碳當量低不用預熱就可以焊接，有良好的焊接性能，其疲勞強度也較高，650MPa級鋼板疲勞極限達到365Mpa，製造汽車大梁僅用8mm或10mm的單梁就可以了，而現有的355MPa級大梁鋼板16MnL的疲勞極限為220MPa，製造汽車大梁就需要8,厚的主梁附加5rara厚副梁或7mm厚的副梁。由此可見，和原來低強度大梁鋼板相比，用本發明的鋼板製造汽車車架可減薄鋼板厚度，達到減輕汽車自重降低燃油消耗的目的，有明顯的社會效益。具體實施例方式以下用實施例對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅僅是對本發明最佳實施方式的描述，並不對本發明的範圍有任何限制。實施例1本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.07wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.16wt%、P:0.01wt%、S:0.003wt%、Al:0.047wt%、N:0.0025wt%、Nb:0.015wt%、Ti:0.070wt%、Ca:0.0021wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度85(TC，終軋後的鋼板以5(TC/s的冷卻速度冷到565i:進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mra。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於122(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度86(TC，終軋後的鋼板以35'C/s的冷卻速度冷到575'C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為5mm。試樣3:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度88(TC,終軋後的鋼板以48TVs的冷卻速度冷到555'C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為3mm。實施例2本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.07wt%、Si:0.05wt%、Mn:1.45wt%、P:0.01wt%、S:0.002wt%、Al:0.040wt%、N:0.0048wt%、Nb:0.046wt%、Ti:0.10wt%、Ca:0.0045wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度85(TC，終軋後的鋼板以46。C/s的冷卻速度冷到585"C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於123(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度87(TC，終軋後的鋼板以37'C/s的冷卻速度冷到58(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實施例3本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.06wt%、Si:0.06wt%、Mn:1.85wt%、P:0.01wt%、S:0.002wt%、Al:0.043wt%、N:0.0038wt%、Nb:0.050wt%、Ti:0.15wt%、Ca:0.002wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度85(TC，終軋後的鋼板以42'C/s的冷卻速度冷到530。C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於123(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度89(TC，終軋後的鋼板以50'C/s的冷卻速度冷到560"C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實施例4本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.06wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.12wt%、P:0.011wt%、S:0.0029wt%、Al:0.042wt%、N:0.0024wt%、Nb:0.035wt%、Ti:0.079wt%、V:0.015wt%、Ca:0.0035wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度88(TC，終軋後的鋼板以43'C/s的冷卻速度冷到550'C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度86(TC，終軋後的鋼板以3CTC/s的冷卻速度冷到55(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實施銅5本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.07wt%、Si:0.04wt%、Mn:1.55wt%、P:0.011wt%、S:0.0029wt%、Al:0.060wt%,N:0.0027wt%、Nb:0.042wt%、Ti:0.11wt%、V:0.020wt%、Ca:0.0025wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度88(TC，終軋後的鋼板以48'C/s的冷卻速度冷到55(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於123(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度90(TC，終軋後的鋼板以37。C/s的冷卻速度冷到59(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8nun。實施例6本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.05wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.80wt%、P:0.007wt%、S:0.0038wt%、Al:0.041wt%、N:0.0015wt%、Nb:0.044wt%、Ti:0.15wt%、V:0.024wt%、Ca:0.0019wt%，餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度86(TC，終軋後的鋼板以49'C/s的冷卻速度冷到560'C進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度88(TC，終軋後的鋼板以46TVs的冷卻速度冷到55(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實施例7本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含-C:0.06wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.43wt%、P:0.0053wt%、S:0.005lwt%、Al:0.050wt%、N:0.0038wt%、Nb:0.032wt%、Ti:0.015wt%、V:0.055wt%、Ca:0.0037wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於122(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度88(TC，終軋後的鋼板以33tVs的冷卻速度冷到59(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度84(TC，終軋後的鋼板以37。C/s的冷卻速度冷到60(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實施例8本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.075wt%、Si:0.01wt%、Mn:l,43wt%、P:0.0053wt%、S:0.0046wt%、Al:O細wt呢、N:0.0023wt%、Nb:0.039wt%、Ti:0.025wt%、V:0.074wt%、Ca:0.0034wt%,餘量為Fe和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於1220。C加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%,終軋溫度850。C，終軋後的鋼板以46XVs的冷卻速度冷到58(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8ran。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於125(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%,終軋溫度88(TC，終軋後的鋼板以39TVs的冷卻速度冷到60(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實施例9本發明高強度熱軋汽車大梁鋼板的化學成分包含C:0.10wt%、Si:0.02w恢、Mn:1.85wt%、P:0.0058wt%、S:0.0019wt%、Al:0.051wt%、N:0.0030wt%、Nb:0.050wt%、Ti:0.025wt%、V:0.150wt%、Ca:0.0023wt%,餘量為Fe9和不可避免的雜質。試樣l:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於122(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%，終軋溫度88(TC，終軋後的鋼板以47tVs的冷卻速度冷到60(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯後，於122(TC加熱後，在奧氏體區進行軋制，軋制變形量大於80%,終軋溫度88(TC,終軋後的鋼板以5(TC/s的冷卻速度冷到55(TC進行巻取，巻取後空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試驗例1按標準GB/T228-2002對本發明實施例1-9中的熱軋汽車大梁鋼板試樣進行力學性能測試，測試結果表2。tableseeoriginaldocumentpage10tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1、一種高強度熱軋汽車大梁鋼板，其特徵在於，所述汽車大梁鋼板的化學成分包含C0.05～0.10wt％、Si≤0.10wt％、Mn1.10～1.85wt％、P≤0.025wt％、S≤0.0030wt％、Al0.015～0.060wt％、N≤0.0060wt％、Nb0.015～0.050wt％、Ti0.015～0.150wt％、Ca≤0.0050wt％，餘量為Fe和不可避免的雜質。2、根據權利要求1所述的高強度熱軋汽車大梁鋼板，其特徵在於，在所述汽車大梁鋼板的化學成分中還包括V:0.015~0.150wt%。3、權利要求l所述的高強度熱軋汽車大梁鋼板的製造方法，包括冶煉、鑄造、加熱、軋制、冷卻、巻取工序，其特徵在於，軋制工序在奧氏體區進行，軋制變形量〉80%，終軋溫度840~900°C，終軋後的鋼板冷卻至530~600°(3巻取。4、根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於，在所述加熱工序中，加熱溫度為1220~1250°C。5、根據權利要求3所述的製造方法，其特徵在於，在所述冷卻過程中，冷卻速度為30~50°C/s。全文摘要本發明提供了一種高強度熱軋汽車大梁鋼板，其化學成分包含C0.05～0.10wt％、Si≤0.10wt％、Mn1.1～1.85wt％、P≤0.025wt％、S≤0.0030wt％、Al0.015～0.060wt％、N≤0.0060wt％、Nb0.015～0.050wt％、Ti0.015～0.150wt％、Ca≤0.0050％，餘量為Fe和不可避免的雜質。本發明還提供了所述鋼板的製造方法，包括控軋控冷工藝。採用上述化學成分配比以及合理的生產工藝，使得本發明熱軋汽車大梁鋼板的屈服強度可達550～700MPa級，具有優良的冷成型性能及較高的疲勞強度，適用於製造汽車車架縱梁橫梁等構件。文檔編號C22C38/14GK101565794SQ20081003641公開日2009年10月28日申請日期2008年4月22日優先權日2008年4月22日發明者徐嘉春,徐國棟,冰梅,黃鎮如申請人:寶山鋼鐵股份有限公司