Ti微合金化540 MPa級(jí)高擴(kuò)孔鋼的開發(fā)

李 博，王朋飛，張玉文，任振遠(yuǎn)

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北 唐山063105）

當(dāng)前，我國汽車工業(yè)的發(fā)展不僅使高強(qiáng)度鋼板的用量不斷加大，而且對(duì)鋼板的質(zhì)量和性能提出了更高的要求[1]。使用傳統(tǒng)汽車車橋托架用鋼SPFH540成分體系及熱軋工藝，其熱軋性能雖然優(yōu)異，滿足用戶需求，但大量合金元素的加入會(huì)導(dǎo)致成本的增加、同時(shí)無法滿足SP系列高擴(kuò)孔性能的要求[2]。針對(duì)各車型的不同需要，唐山不銹鋼有限責(zé)任公司（全文簡稱唐鋼）致力于在保證鋼板表面質(zhì)量和性能的基礎(chǔ)上，使汽車車橋托架用鋼進(jìn)一步向系列化、高強(qiáng)化方向發(fā)展。為降低成本、提高產(chǎn)品的擴(kuò)孔性能，本文參考日標(biāo)NES-M2021-2009-N，開發(fā)汽車車橋托架用鋼SP252-540F。

1 客戶端問題

唐鋼某下游客戶，曾使用SPFH540產(chǎn)品生產(chǎn)沖壓翻邊結(jié)的構(gòu)件，但在使用過程中出現(xiàn)大比例的開裂情況，開裂率達(dá)20%以上。樣品開裂形貌如圖1，成分性能如表1、表2所示，金相組織如圖2。

圖1 SPFH540開裂情況

表1 開裂SPFH540產(chǎn)品成分 %

SPFH540產(chǎn)品的微合金采用Nb-Ti復(fù)合體系

表2 開裂SPFH540產(chǎn)品性能

圖2 開裂SPFH540產(chǎn)品組織（500倍）

SPFH540晶粒度均為12級(jí)。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

為降低生產(chǎn)成本，改善產(chǎn)品擴(kuò)孔性能，解決產(chǎn)品開裂，對(duì)產(chǎn)品成分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過控軋控冷，在保證產(chǎn)品強(qiáng)度的同時(shí)，使產(chǎn)品具備較高的擴(kuò)孔性能。

2.1 成分設(shè)計(jì)

SP252-540F產(chǎn)品成分要求見表3，性能要求見表4，成分性能滿足SPFH540要求。

表3 化學(xué)成分設(shè)計(jì) %

表4 性能要求

SP252-540F產(chǎn)品采用低碳、常規(guī)錳成分設(shè)計(jì)，為降低生產(chǎn)成本，微合金元素采用單Ti進(jìn)行成分設(shè)計(jì)。SP252-540F與SPFH540相比，除微合金元素外其余成分相近，通過成本測算，SP252-540F成本要比SPFH540低約80元/t。

2.2 過程設(shè)計(jì)

根據(jù)1580產(chǎn)線實(shí)際及本產(chǎn)品的特性，設(shè)計(jì)本產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程：轉(zhuǎn)爐→LF爐→常規(guī)板坯連鑄機(jī)→1580熱軋。

煉鋼生產(chǎn)采用自動(dòng)化煉鋼，提高成分、溫度的命中水平，保證產(chǎn)品成分的精準(zhǔn)控制。通過優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏，從而保證拉速的穩(wěn)定控制，生產(chǎn)時(shí)保持恒拉速控制。連鑄采用低過熱度控制，減少中心偏析對(duì)產(chǎn)品均勻性的影響，采用保護(hù)澆注，避免澆注過程產(chǎn)生氧化物夾雜。

為保證產(chǎn)品強(qiáng)度及擴(kuò)孔性能，熱軋采用控軋控冷技術(shù)，通過控制冷卻路徑，中溫卷取控制，保證強(qiáng)度足夠的前提下，產(chǎn)品具備較高的鐵素體比例。冷卻路徑示意圖如圖3。

圖3 冷卻路徑示意圖

3 產(chǎn)品實(shí)際控制及使用情況

3.1 成分控制（見表5）

表5 化學(xué)成分實(shí)際控制 %

實(shí)際成分控制與設(shè)計(jì)成分相近。

3.2 成品性能（見表6）

SP252-540F產(chǎn)品物理性能滿足目標(biāo)要求，實(shí)際擴(kuò)孔率較SPFH540高30%以上。

3.3 熱軋組織（見圖4）

表6 實(shí)際物理性能控制

SP252-540F與SPFH540晶粒度均為12級(jí)，但在500倍時(shí)可以看出，SP252-540F晶粒相對(duì)更細(xì)，晶粒更均勻。

圖4 產(chǎn)品組織控制情況（500倍）

3.4 客戶端使用情況

結(jié)合客戶SPFH540產(chǎn)品沖壓翻邊的加工方式，為客戶推薦性能相近，但擴(kuò)孔翻邊性能更好的SP252-540F產(chǎn)品，經(jīng)過客戶端使用驗(yàn)證，基本消除開裂問題。

4 結(jié)論

本產(chǎn)品通過成分工藝設(shè)計(jì)，SP252-540F符合原SPFH540要求，且擴(kuò)孔性能優(yōu)良。通過實(shí)際使用，本產(chǎn)品能夠替代SPFH540且生產(chǎn)成本更低，噸鋼創(chuàng)效能力可提高約80元/t。