高强微合金钢

1、 高强微合金钢在汽车领域的应用高强微合金钢在汽车领域的应用姓名：李新荣导师：赵维民1.微合金钢的概念 微合金化高强度低合金钢(micro-alloyed high strength low alloy steel)简称微微合合金钢金钢(micro-alloyed steel)，是近30年来在普通软钢和普通低合金高强度钢的基础上迅速发展起来的工程结构用钢，是采用铌、钒、钛铌、钒、钛进行微合金化，具有高性能的新型低合金高强度钢（HLSA）。 微合金钢是指化学成分规范上明确列进需加进一种或几种碳氮化物形成元微合金钢是指化学成分规范上明确列进需加进一种或几种碳氮化物形成元素的钢。如素的钢。如GB/T

2、159194中中Q295一一Q460的钢，对其中的钢，对其中Nb、V、Ti的含量通常的含量通常有以下规定：有以下规定： Nb，0.0150.06； V，0.020.15(0.20)； Ti，0.020.20。同时规定Nb+V+Ti0.15。2.微合金钢的基本属性（1）在低含碳量和超低含碳量下，具有良好的冷热成型性和焊接性冷热成型性和焊接性。（2）添加的碳氮化物形成元素，在钢的加热和冷却过程中通过溶解一析出溶解一析出行为对钢的力学性能发挥作用。（3）介于合金钢和非合金钢之间，添加少量(一般含量0.01%)的碳、氮化合物形成元素铌、钒、钛、铝、硼等，并以细晶强化细晶强化和析出强化析出强化为钢的主要

3、强韧化机制。（4）钢的屈服强度不低于275MPa。（5）在非热处理状态非热处理状态(控轧、控冷等)下使用。（6）钢的控轧控冷控轧控冷工艺对微合金化钢有重要意义，也是微合金化钢叫作新型低合金高强度钢的依据。钢的微合金化和控轧控冷技术相辅相承，是微合金化钢设计和生产的重要条件。3.国内外研究现状u国外正在研制设计强度为国外正在研制设计强度为700MPa相当相当API X100的高强度微合金管线钢的高强度微合金管线钢(铁铁-镍镍基体基体)，主要用于大管径高压输送天然气管线，现在仍处于试用阶段。，主要用于大管径高压输送天然气管线，现在仍处于试用阶段。u20世纪世纪90年代以来，美国决定采用微合金钢新技

4、术改进其海军舰艇用高强度年代以来，美国决定采用微合金钢新技术改进其海军舰艇用高强度合金船体钢板合金船体钢板(HSLA80100)的可焊性和韧性。此项工作被列入美国国防生产规的可焊性和韧性。此项工作被列入美国国防生产规划，由政府资助，总投入划，由政府资助，总投入6亿美元，彻底改造了亿美元，彻底改造了Bethlehem Steel的的Burns Harbor等几个钢厂等几个钢厂(19911996年年)，使他们具备了生产新型高强度微合金钢板的能力。，使他们具备了生产新型高强度微合金钢板的能力。从从1996年开始，美国大幅度减少了从日本、韩国、欧洲进口优质中厚钢板的数年开始，美国大幅度减少了从日本、韩

5、国、欧洲进口优质中厚钢板的数量。量。u日本新日铁大分钢厂推出了厚度为日本新日铁大分钢厂推出了厚度为1850mm(屈服强度屈服强度/400MPa)的微合金高强的微合金高强韧表层钢板韧表层钢板(SUF plate)，并称之为开拓性高技术钢。，并称之为开拓性高技术钢。汽车工业中汽车工业中，微合金钢因具备一系列优点而被广泛应用。德国、微合金钢因具备一系列优点而被广泛应用。德国、瑞典和日本对微合金钢的研究与应用比较好，如德国大众、美国瑞典和日本对微合金钢的研究与应用比较好，如德国大众、美国福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车都采用微合金钢来制造福特、意大利菲亚特及俄罗斯伏尔加汽车都采用微合金钢来制造其曲

6、轴、连杆等零件，日本目前其曲轴、连杆等零件，日本目前90%以上的曲轴、连杆均采用微以上的曲轴、连杆均采用微合金非调质钢制造。合金非调质钢制造。国外国外 宝钢集团和重庆汽车研究所等单位开发了新型防弹钢，采用 Nb、V、Ti 复合微合金化，用热轧方法生产防弹板已满足了防79式微冲钢弹芯的防弹要求，且厚度从3.00 mm减到2.85mm，并取得了国家认证单位的合格证明和生产应用许可，目前已生产了近千吨，降低了价格，保证了国内防弹车市场的生产需要。另外，他们还开发了屈服强度650MPa和700MPa的大梁钢板，目前正在重庆红岩汽车厂试用。3.国内外研究现状国内国内 近年来，近年来，钢铁研究总院钢铁研究

7、总院研究了铌在变形诱导铁素体相变中的作用机理，与研究了铌在变形诱导铁素体相变中的作用机理，与武钢武钢和和本钢本钢合作开发了含铌高强度耐大气腐蚀钢，使合作开发了含铌高强度耐大气腐蚀钢，使CuPTiRE和和CuPCrNi系两系两类应用最广泛的耐大气腐蚀钢的屈服强度分别提高到类应用最广泛的耐大气腐蚀钢的屈服强度分别提高到400MPa和和500MPa以上，以上，还与还与包钢包钢薄板坯连铸连轧厂合作开发了薄板坯连铸连轧厂合作开发了X60管线钢和汽车大梁钢管线钢和汽车大梁钢。 国内国内宝钢宝钢、鞍钢鞍钢、武钢武钢等对汽车钢板的研究也与等对汽车钢板的研究也与国外相差不大，时刻关注国际前沿并结合国内的自身国外

8、相差不大，时刻关注国际前沿并结合国内的自身实际情况不断加大对新钢种、新工艺的研发力度，一实际情况不断加大对新钢种、新工艺的研发力度，一定会为我国先进汽车钢板的发展起到重要作用。定会为我国先进汽车钢板的发展起到重要作用。4.微合金钢的热处理及性能图1.微合金钢控制轧制过程示意图 控控 轧轧 控控 冷冷奥氏体再结晶区控制轧制(950C)奥氏体未再结晶区控制轧制(950 CAr3）两相区控制轧制( Ar3)反复再结晶变形带、形变孪晶利用轧后钢材的余热给予一定冷却利用轧后钢材的余热给予一定冷却速度，控制其相变过程，不用热处速度，控制其相变过程，不用热处理理 形变热处理形变热处理4.微合金钢的热处理及性

9、能微合金钢目前的可用强度范围为400600MPa (屈服强度屈服强度) 力学性能力学性能 工艺性能工艺性能微合金钢比低碳钢、普通低微合金钢比低碳钢、普通低合金钢的合金钢的综合力学性能综合力学性能好的好的多，特别是多，特别是屈服强度屈服强度和和冲击冲击韧性韧性的优势更加明显，在屈的优势更加明显，在屈服强度相当的情况下，具有服强度相当的情况下，具有较高的冲击功和延、塑性，较高的冲击功和延、塑性，并有相当并有相当低的低的冲击冲击韧脆转变韧脆转变温度温度。由于微合金元素的存在及控由于微合金元素的存在及控轧控冷技术的应用，奥氏体轧控冷技术的应用，奥氏体的点阵结构发生变化，碳含的点阵结构发生变化，碳含量较

10、低，珠光体细而少，因量较低，珠光体细而少，因而具有而具有较高的变形抗力较高的变形抗力和和冷冷成型能力成型能力。5.微合金钢的牌号及其在汽车中的应用5.微合金钢的牌号及其在汽车中的应用 微合金钢由于屈服强度高、韧性好、焊接性和耐大气腐蚀性好，主要用于各类车辆的冲压构件、安全构件、抗疲劳零件及焊接件汽车底盘汽车底盘是汽车最重要的结构件，是汽车最重要的结构件，汽车底盘上纵梁、横梁、悬置梁、汽车底盘上纵梁、横梁、悬置梁、前后桥等零件一般都采用前后桥等零件一般都采用大梁钢大梁钢来制造来制造，目前使用量较大的是抗，目前使用量较大的是抗拉强拉强510MPa级的汽车大梁钢，屈级的汽车大梁钢，屈服强度一般在服强度一般在360MPa以上，常用以上，常用的有的有510L，16MnL，10TIL，QSTE380等这种级别的大梁钢为等这种级别的大梁钢为铁素体铁素体/珠光体组织，一般采用珠光体组织，一般采用Nb微合金化，采用控轧控冷工艺进微合金化，采用控轧控冷工艺进行轧制生产。行轧制生产。 牌号屈服强度 (/Mpa) 主要元素 B510L 355 C-Mn-NbB52L355 C-Mn-Ti 09SiVL 355 C-Mn-V 常用