屈服強(qiáng)度620 MPa級(jí)汽車(chē)邊梁用鋼的開(kāi)發(fā)

王朋飛，李 博，張玉文，任振遠(yuǎn)

（唐山不銹鋼有限責(zé)任公司，河北 唐山063105）

隨著汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適等要求的提高，汽車(chē)車(chē)身輕量化成為當(dāng)今汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的重要發(fā)展方向。由于高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼在減輕車(chē)身質(zhì)量的同時(shí)，還能提高汽車(chē)車(chē)身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及能量吸收能力，因此高強(qiáng)鋼和超高強(qiáng)鋼仍然是最經(jīng)濟(jì)、最有效的輕量化途徑之一。

隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)自卸車(chē)輕量化發(fā)展，越來(lái)越多自卸車(chē)為了減輕質(zhì)量，其結(jié)構(gòu)采用屈服強(qiáng)度620 MPa以上，抗拉強(qiáng)度710～880 MPa級(jí)1.5～3.0 mm薄壁冷彎型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)替代熱軋厚規(guī)格高強(qiáng)鋼。以貨車(chē)邊梁為例，采用了高強(qiáng)鋼方矩形焊管，在焊管冷彎成型過(guò)程中，強(qiáng)度有所升高，而延伸率大幅度下降，為保證高強(qiáng)鋼方矩形焊管達(dá)到貨車(chē)用鋼延伸率≥10%的要求，高強(qiáng)鋼帶的延伸率應(yīng)不低于15%，強(qiáng)塑積不低于12 GPa，屈強(qiáng)比不高于0.90。由于Nb、V微合金強(qiáng)化，或Nb-V-Ti復(fù)合強(qiáng)化高強(qiáng)度熱軋鋼帶軋制抗力較大，薄規(guī)格軋制比較困難，技術(shù)很難滿足上述性能要求，同時(shí)存在厚度加價(jià)，效益較低[1]。

本文所研究低成本單Ti微合金化屈服強(qiáng)度620 MPa級(jí)熱軋鋼帶產(chǎn)品在提高車(chē)身強(qiáng)度的同時(shí)，能降低使用鋼板的厚度，減輕整車(chē)質(zhì)量，減少車(chē)輛燃油消耗，具有重要的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

1 基本技術(shù)要求

1.1 化學(xué)成分

TS700H化學(xué)成分范圍參照國(guó)標(biāo)GB/T 1591低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q620M的成分要求進(jìn)行設(shè)計(jì)限定，如表1。

TS700H產(chǎn)品的微合金采用Nb-Ti復(fù)合體系。

表1 TS700化學(xué)成分范圍 %

1.2 力學(xué)性能

TS700H的力學(xué)性能范圍參照國(guó)標(biāo)GB/T 1591低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q620M的性能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)限定，由于火車(chē)邊梁用620 MPa高強(qiáng)鋼用材厚度主要在3.0 mm及以下，不要求做沖擊功，如表2所示。

表2 TS700H性能要求

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

對(duì)于屈服強(qiáng)度620 MPa級(jí)熱軋高強(qiáng)鋼，需要充分利用合金析出強(qiáng)化及細(xì)晶強(qiáng)化手段（見(jiàn)圖1），同時(shí)為降低生產(chǎn)成本，目前主要采用低碳微合金成分體系，在C-Mn基礎(chǔ)上，添加Nb、V、Ti等合金元素進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)控軋控冷，在保證產(chǎn)品強(qiáng)度的同時(shí)，使產(chǎn)品具備較低成本、較高的使用性能[2]。

圖1 不同厚度鋼板的屈服強(qiáng)度與w(Ti)的關(guān)系

2.1 成分設(shè)計(jì)

TS700H產(chǎn)品成分設(shè)計(jì)范圍見(jiàn)下頁(yè)表3。

TS700H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強(qiáng)化。通過(guò)成本測(cè)算，TS700H成本比常規(guī)Nb+Ti復(fù)合強(qiáng)化同強(qiáng)度產(chǎn)品低約30元/t。

表3 化學(xué)成分設(shè)計(jì) %

2.2 工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)1580產(chǎn)線設(shè)備特點(diǎn)及控制能力，基于本產(chǎn)品的目標(biāo)性能，設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程為：BOF→LF→CC→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(guò)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(guò)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(guò)程產(chǎn)生氧化物夾雜。

為保證產(chǎn)品機(jī)械性能及工藝性能，結(jié)合產(chǎn)品CCT曲線，熱軋采用TMCP控軋控冷技術(shù)，優(yōu)化層流冷卻溫度制度，采用兩段冷卻、低溫卷曲以獲得F+B組織。冷卻路徑見(jiàn)圖1。

圖2 CCT曲線及冷卻路徑

3 實(shí)物及性能

3.1 成分控制

TS700H產(chǎn)品物理性能滿足目標(biāo)要求。

表4 化學(xué)成分實(shí)際控制 %

3.2 組織與析出（見(jiàn)圖3和圖4）

TS700H組織為多邊形鐵素體F+珠光體P+粒狀貝氏體GB，晶粒度均為12級(jí)，帶狀組織1級(jí)，無(wú)中心偏析，未發(fā)現(xiàn)明顯夾雜物。

3.3 折彎性能（見(jiàn)圖5）

橫縱向D=0a折彎性能良好。

圖3 產(chǎn)品組織控制情況

圖4 產(chǎn)品夾雜物與帶狀組織控制情況

圖5 180°冷彎實(shí)驗(yàn)

4 結(jié)論

1）采用單Ti微合金強(qiáng)化成分設(shè)計(jì)以及合理的控制空冷技術(shù)，獲得屈服強(qiáng)度620 MPa級(jí)熱卷產(chǎn)品，延伸率A≥18%的高強(qiáng)汽車(chē)邊梁用鋼，滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)要求。

2）TS700H顯微組織為多邊形鐵素體F+珠光體P+粒狀貝氏體GB復(fù)合組織，平均晶粒度12級(jí)。

3）對(duì)TS700H進(jìn)行冷彎實(shí)驗(yàn)，成型性能良好，滿足客戶端加工要求。