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高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及生产方法

阅读：1080发布：2020-09-28

IPRDB可以提供高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及生产方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及生产方法，属于冶金技术领域。汽车大梁用钢化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09%，Si≤0.2%，Mn：1.6～2.0%，P≤0.015%，S≤0.006%，Als：0.015～0.060%，Nb：0.045～0.065%，Ti：0.08～0.11%，V：0.035‑0.050%，Mo：0.1～0.2%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。生产方法包括下述步骤：冶炼连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取。本发明汽车大梁用钢强度高，在车架设计减重效果可达10～25%，成型性好，适用于冲压、焊接、辊压、折弯等工艺；低温韧性好，适用于寒冷地区的运输。，下面是高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及生产方法专利的具体信息内容。

1.一种高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，其特征在于，所述汽车大梁用钢化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09%，Si≤0.2%，Mn：1.6～2.0%，P≤0.015%，S≤0.006%，Als：0.015～0.060%，Nb：0.045～0.065%，Ti：0.08～0.11%，V：0.035-0.050%，Mo：0.1～

0.2%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，其特征在于，所述汽车大梁用钢抗拉强度≥750MPa，屈服强度≥700MPa。

3.根据权利要求1所述的高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，其特征在于，所述汽车大梁用钢伸长率≥16%，-20℃低温冲击≥30J。

4.基于权利要求1-3任意一项所述的高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括下述步骤：冶炼连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取；所述控制轧制工序，包括粗轧轧制、精轧轧制。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述控制轧制工序，粗轧五道次轧制，中间坯温度1050～1150℃，中间坯厚度38-55mm。

6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述控制轧制工序，精轧末道次压下量≥12%，精轧出口温度为850～920℃。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述冶炼连铸工序，铁水经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯，所述连铸坯化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09%，Si≤0.2%，Mn：1.6～2.0%，P≤0.015%，S≤0.006%，Als：0.015～0.060%，Nb：0.045～0.065%，Ti：0.08～0.11%，V：0.035-0.050%，Mo：0.1～0.2%，N≤

0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。

8.根据权利要求4-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述板坯加热工序，板坯在加热炉内加热至1200～1300℃。

9.根据权利要求4-6任意一项所述的生产方法，其特征在于，所述控制冷却工序，采用前段集中冷却，层流冷却速度≥25℃/S，卷取温度550～650℃。

说明书全文

高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及生产方法

技术领域

[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及生产方法。

背景技术

[0002] 汽车大梁是载重汽车的主要部件，几乎承载着货物的全部重量，大梁的质量影响整车的使用寿命与行车安全。目前，汽车制造行业中，汽车大梁一般采用冲压成型和焊接成型工艺，其变形方式以冷弯为主，因此，对大梁板的成形性要求较高，即必须有良好的综合性能，要有足够的强韧性，良好的耐疲劳性、冷成型性。汽车大梁的复杂的使用环境，决定了汽车大梁钢是技术含量较高的钢种之一，同时也是汽车结构钢中需求量大，利润丰厚的钢种。
[0003] 随着汽车工业的发展，为满足提高汽车的承载能力、减少钢材用量、降低生产成本、延长汽车使用寿命和节能、节材以及安全行驶等要求，用超高强度钢板生产汽车大梁，已成为发展趋势。下游用户出于汽车工作环境温度变化大等原因，要求汽车大梁降低构件自重，耐低温冲击。因此，未来行业内，对高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢需求量将大幅度增加。开发高韧性热轧汽车大梁用钢，应用前景广阔。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢及其生产方法，本发明所生产的热轧汽车大梁用钢，抗拉强度＞750MPa，屈服强度＞700MPa，伸长率＞16%，-20℃低温冲击＞30J，组织为铁素体+珠光体，铁素体约占95%，珠光体占5%，晶粒度≥
11级。本发明强度高，在车架设计减重效果可达10%～25%；成型性好，适用于冲压、焊接、辊压、折弯等工艺；低温韧性好，适用于寒冷地区的运输。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，所述汽车大梁用钢化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09%，Si≤0.2%，Mn：1.6～2.0%，P≤0.015%，S≤0.006%，Als：0.015～0.060%，Nb：0.045～0.065%，Ti：0.08～0.11%，V：0.035-0.050%，Mo：0.1～0.2%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。
[0006] 本发明所述汽车大梁用钢抗拉强度≥750MPa，屈服强度≥700MPa。
[0007] 本发明所述汽车大梁用钢伸长率≥16%，-20℃低温冲击≥30J。
[0008] 本发明还提供一种上述高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢的生产方法，所述生产方法包括下述步骤：冶炼连铸、板坯加热、高压水除鳞、控制轧制、控轧冷却、卷取；所述控制轧制工序，包括粗轧轧制、精轧轧制。
[0009] 本发明所述控制轧制工序，粗轧五道次轧制，中间坯温度1050～1150℃，中间坯厚度38-55mm。
[0010] 本发明所述控制轧制工序，精轧末道次压下量≥12%，精轧出口温度为850～920℃。
[0011] 本发明所述冶炼连铸工序，铁水经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯，所述连铸坯化学成分及重量百分比为：C：0.06～0.09%，Si≤0.2%，Mn：1.6～2.0%，P≤0.015%，S≤0.006%，Als：0.015～0.060%，Nb：0.045～0.065%，Ti：0.08～0.11%，V：
0.035-0.050%，Mo：0.1～0.2%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。
[0012] 本发明所述板坯加热工序，板坯在加热炉内加热至1200～1300℃。
[0013] 本发明所述控制冷却工序，采用前段集中冷却，层流冷却速度≥25℃/S，卷取温度550～650℃。
[0014] 本发明详细说明各合金元素的作用及机理：C：0.05～0.08%，碳在材料中为间隙溶质原子，含量增加，高阶能下降，对韧脆转变温度有不利的影响，较低的碳含量可以和Ti、Nb、V形成强碳化物，实现晶粒细化和析出强化，可使钢具有良好的焊接性和冷成形性，强度的不足可通过微合金化和控轧控冷工艺来弥补；
Mn：1.6～2.0%，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂。钢中一般都含有一定量的锰，它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。 锰和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。锰在钢中由于降低临界转变温度。起到细化珠光体的作用。也间接地起到提高珠光体钢强度的作用；锰稳定奥氏体组织的能力仅次于镍，也强烈增加钢的淬透性。基于此确定元素Mn的含量。
[0015] Nb：0.045～0.065%，Nb强C、N化物的形成元素，它能够在析出之前显著的延迟热轧过程中奥氏体再结晶，并且在相变中能产生非常明显的晶粒细化作用，Nb的细化晶粒和析出强化作用对提高材料的强韧性贡献是非常显著的。此外，Nb溶解在固溶体奥氏体中降低转变温度，更进一步加强了晶粒细化作用，在弥补降低C含量造成的强度损失的同时，提高了钢的强度。
[0016] Ti：0.08～0.11%，Ti在钢中除了和C、N结合形成Ti(CN)化物细化铁素体晶粒以达到强韧目的外，Ti也与钢中的0、S有着极强的亲和力，可改善硫化物的形态，显著提高钢的韧性，改善焊接热影响区性能和疲劳性能，同时对材料焊接时，可明显改善热影响区的性能。
[0017] V：0.035-0.050%，钢中V是较强的析出强化元素。钢中加入V后，钢中大部分N与V结合生成V(CN)，其溶解、析出温度都比VC高，在轧制过程中钢中的V(CN)会因变形诱导析出，一方面阻止奥氏体晶粒长大，另一方面又能阻止或推动奥氏体再结晶的发生，细化了奥氏晶粒体从而细化铁素体晶粒。
[0018] Mo：0.1-0.2%， 钼在合金钢中的主要作用是，它具有较强的碳化物形成能力，使较低含碳量的合金钢也具有较高的硬度。而且钼能够阻止奥氏体化的晶粒粗大。还有就是钼会造成C曲线的右移，其结果就是减小了过冷度，极大的提高了淬透性。
[0019] Al：0.010～0.060%，Al是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性。Al还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。但Al超过一定量时将影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0020] P≤0.015%，磷在钢中是一种易偏析元素，尤其是当P>0．015％时，磷的偏析急剧增加，同时，磷还恶化焊接性能，显著降低钢的低温冲击韧性，提高钢的脆性转变温度，使钢发生冷脆。对于应严格控制钢中的磷含量。为保证良好的韧性及焊接性能，P一般须控制在0.015％以下。
[0021] S≤0.006%，硫是钢中最为有害的元素之一，随着钢中硫含量的增加，裂纹敏感率显著增加。硫还影响钢的冲击韧性，硫含量升高，冲击韧性值急剧下降。另外，硫还导致钢各向异性，在横向和厚度方向上韧性恶化。在本钢种生产中，S的含量一般不高于0．006％。
[0022] N≤0.005%，氮是间隙固溶元素，容易和钛元素结合，生成氮化钛，氮化钛颗粒较大，严重恶化钢的韧性。
[0023] 本发明的生产方法中，经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸所生产的铸坯，加热温度和加热时间的控制是关键生产工序之一，要求板坯的出钢温度在1200～1300℃范围内，目的是在确保板坯中的合金元素能够充分固溶，同时避免晶粒过分长大的条件下，提高板坯加热温度，减小轧制轧制负荷，降低轧制难度。
[0024] 控制轧制包含粗轧、精轧二道工序，粗轧采用五道次轧制，粗轧完成后中间坯温度在1040～1090℃范围内，中间坯38-55mm。精轧前两架轧机机架间除鳞水投用，并确保除鳞压力大于10MPa，精轧末道次压下率＞12%，确保未再结晶区域累计变形＞60%，精轧出口温度在850～920℃范围内。
[0025] 轧后层流冷却及卷取是相变强化和析出强化阶段，暨带钢生成强度的主要阶段，因此是十分重要的生产环节，要求控制冷却速度≥25℃/S，实现前段快速冷却，卷取温度为550～650℃。
[0026] 本发明所生产的高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，铁素体含量约占95%，珠光体约占5%。
[0027] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所生产的高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，抗拉强度≥750MPa，屈服强度≥700MPa，伸长率≥16%，-20℃低温冲击≥30J，组织为铁素体+珠光体，铁素体约占95%，珠光体占5%，晶粒度≥11级。本发明汽车大梁用钢强度高，在车架设计减重效果可达10%～25%；成型性好，适用于冲压、焊接、辊压、折弯等工艺；低温韧性好，适用于寒冷地区的运输。

附图说明

[0028] 图1为实施例1中750MPa级汽车大梁用钢显微组织结构图；图2为实施例2中750MPa级汽车大梁用钢显微组织结构图；
图3为实施例3中750MPa级汽车大梁用钢显微组织结构图；
图4为实施例4中750MPa级汽车大梁用钢显微组织结构图；
图5为实施例5中750MPa级汽车大梁用钢显微组织结构图。

具体实施方式

[0029] 一种高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢的制备方法，包括如下步骤：1）经铁水预处理→转炉冶炼→LF精炼→RH精炼→板坯连铸形成连铸坯；
2）在加热炉内，将板坯加热至1200～1300℃；
3）经粗轧五道次轧制、精轧轧制；其中粗轧中间坯温度为1050～1150℃，中间坯厚度
38-55mm；精轧采用7架轧机轧制，精轧末道次压下量≥12%，确保未再结晶区域累计变形≥
60%；精轧出口温度为860～920℃；
4）控制冷却，采用前段集中冷却，层流冷却速度≥25℃/S，卷取温度550～650℃。
[0030] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0031] 实施例1高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，成品厚度为8mm，化学成分各组分重量百分比含量为：C：0.06%，Si：0.12%，Mn：1.84%，P：0.008%，S：0.005%，Als：0.026%，Nb：0.053%，Ti：
0.106%，V：0.053%，Mo：0.12%，N：0.0045 %，余量为Fe及不可避免杂质。组织为铁素体+珠光体，铁素体约占95%，珠光体占5%，晶粒度11级。
[0032] 生产工艺包括如下步骤：1）经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯；
2）在加热炉内，将板坯加热至1245℃；
3）经粗轧五道次轧制、精轧轧制；其中粗轧中间坯温度1070℃，中间坯厚度55mm；精轧采用7架轧机轧制，精轧末道次压下量12.1%，成品厚度8mm，精轧出口温度为870℃；
4）控制冷却，采用前段集中冷却，层流冷却速度30℃/S，卷取温度570℃。
[0033] 实施例2高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，成品厚度为10mm，化学成分各组分重量百分比含量为：C：0.06%，Si：0.13%，Mn：1.81%，P：0.012%，S：0.004%，Als：0.031%，Nb：0.055%，Ti：
0.097%，V：0.041%，Mo：0.12%，N：0.0043%，余量为Fe及不可避免杂质。组织为铁素体+珠光体，铁素体约占 95 %，珠光体占5 %，晶粒度12级。
[0034] 生产工艺包括如下步骤：1）经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯；
2）在加热炉内，将板坯加热至1250℃；
3）经粗轧五道次轧制、精轧轧制；其中粗轧中间坯温度1060℃，中间坯厚度55mm；精轧采用7架轧机轧制，精轧末道次压下量12.2%，成品厚度10mm，精轧出口温度为868℃；
4）控制冷却，采用前段集中冷却，层流冷却速度28℃/S，卷取温度570℃。
[0035] 实施例3高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，成品厚度为6mm，化学成分各组分重量百分比含量为：C：0.06%，Si：0.15%，Mn：1.75%，P：0.012%，S：0.004%，Als：0.042%，Nb：0.054%，Ti：
0.102%，V：0.041%，Mo：0.13%，N：0.0050%，余量为Fe及不可避免杂质。组织为铁素体+珠光体，铁素体约占95%，珠光体占5%，晶粒度11级。
[0036] 生产工艺包括如下步骤：1）经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯；
2）在加热炉内，将板坯加热至1250℃；
3）经粗轧五道次轧制、精轧轧制；其中粗轧中间坯温度1065℃，中间坯厚度50mm；精轧采用7架轧机轧制，精轧末道次压下量12.0%，成品厚度6mm，精轧出口温度为869℃；
4）控制冷却，采用前段集中冷却，层流冷却速度28℃/S，卷取温度607℃。
[0037] 实施例4高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，成品厚度为10mm，化学成分各组分重量百分比含量为：C：0.09%，Si：0.2%，Mn：1.6%，P：0.015%，S：0.002%，Als：0.060%，Nb：0.045%，Ti：
0.08%，V：0.035%，Mo：0.2%，N：0.005%，余量为Fe及不可避免杂质。组织为铁素体+珠光体，铁素体约占95 %，珠光体占5%，晶粒度12级。
[0038] 生产工艺包括如下步骤：1）经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯；
2）在加热炉内，将板坯加热至1200℃；
3）经粗轧五道次轧制、精轧轧制；其中粗轧中间坯温度1050℃，中间坯厚度40mm；精轧采用7架轧机轧制，精轧末道次压下量12.0%，成品厚度10mm，精轧出口温度为850℃；
4）控制冷却，采用前段集中冷却，层流冷却速度26.5℃/S，卷取温度550℃。
[0039] 实施例5高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，成品厚度为6mm，化学成分各组分重量百分比含量为：C：0.09%，Si：0.15%，Mn：2.0%，P：0.005%，S：0.006%，Als：0.015%，Nb：0.065%，Ti：
0.11%，V：0.050%，Mo：0.1%，N：0.002%，余量为Fe及不可避免杂质。组织为铁素体+珠光体，铁素体约占95 %，珠光体占5%，晶粒度11级。
[0040] 生产工艺包括如下步骤：1）经铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、RH精炼、板坯连铸形成连铸坯；
2）在加热炉内，将板坯加热至1300℃；
3）经粗轧五道次轧制、精轧轧制；其中粗轧中间坯温度1150℃，中间坯厚度38mm；精轧采用7架轧机轧制，精轧末道次压下量13.0%，成品厚度6mm，精轧出口温度为920℃；
4）控制冷却，采用前段集中冷却，层流冷却速度20℃/S，卷取温度650℃。
[0041] 表1 实例1～5对应热轧卷板力学性能表1 实施例1-5产品力学性能表
表1所示，实例1～5所生产的高韧性抗拉强度750MPa级汽车大梁用钢，屈服强度≥
700MPa，抗拉强度≥750MPa，伸长率≥16%，AKV（-20℃）≥30J，具有良好的力学强度、塑性和韧性匹配。
[0042] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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