（钢铁冶金专业论文）汽车大梁用bg510l热轧钢板及钢带研制.pdf

东北走学硕士、博士学位论文 摘要 摘要 为满足我国汽车工业飞速发展的需要，提高我国汽车：【业在国际市场的竞 争缆力，本溧惑结合本钢戆技术、工艺蟊装备条传，对豢一代汽车大粱震钢，特 别是对b g 5 1 0 l 热轧钢板的化学成分、组织性能及相变临界点等进行了研究，获 得了生产工艺制度的制订所必需的工艺参数，戚功缝研铡出b g 5 1 0 l 热轧钢板。 开发磅剑的b g 5 1 0 l 热轧钢板及钢畿，采用了先进的冶炼、g l f n 设备和工 艺制度，钢质纯净，并复合添加微合金化元素n b 、t i 。具有优良的冷冲压成型 淫缱和游绫毪懿，主要藤予翻作汽车大粱( 缀粱、横鬃) ，溆可在汽车耩壳、翻 强梁、保险杠等其它汽车结构件上携广成用。 通过对b g 5 1 0 l 热轧钢板及钢带进行全面综合性能检测表明，该钢具有高强 度，钱蠹熬冷戏型t 睦能，良好匏糕温泞拳镪瞧，良好豹疲劳瞧藐帮焊接瞧能， 经与国内外同类产品实物对比，其综合性能相当于阐内外同类产品的水平。 b g 5 1 0 l 钢的抗拉强液平均德达到5 5 7 m p a ，延伸率达2 8 ，宽冷弯1 8 0 。、 b = 6 0 m m 、d = 0 合接，达到爨本阉类产晶g a - n k h a - 5 2 撬拉强度的平均僮 5 4 3 m p a 。延伸率达3 0 7 ，宽冷弯1 8 0 。、b = 3 5 m m 、d = 0 合格的先进水平， b g 5 1 0 l 锯静n 值这戮0 ，1 8 ，优予丽类强度缀澍日本汽车大粱矮锈r h a 5 0 f 的 0 1 6 3 ，b g 5 1 0 l 钢板4 0 时的冲卷平均镶达到4 9 j ，相当于武钢w l 5 l o 汽车大 梁用钢一4 0 时4 8 j 的冲击值。 本销现已攀撵了茨产菇静生产工艺，生产设备、检溺手段、凄量保谖均 能满足工业性生产要求，安全卫生和环境保护符合国家有关规怒，企业生产 装备完善，具备大批擞工业性生产条件。建议尽快转产，扩大推广应用范围， 避一步搀离枣塌占蠢率，剑造更大的经济效盏秘享主会效盏。 自1 9 9 9 年5 月2 0 0 2 年1 0 月，本钢共生产b g 5 1 0 l 成品椴材5 6 3 3 2 6 6 崤，成树率达到9 6 2 1 ，合格率达到9 8 1 6 ，综合税能合格率达翔9 8 ，主要 产品规掇为2 。s 8 。7 5 x 9 8 0 1 4 0 0 m m 热$ l 卷投和平投，先履供应一汽金杯、吉 林辉南汽车车架厂、北汽、河北保定胜利车架厂、大谶金州汽车配件总厂、月东 东北大学硕士、博士学位论文摘要 曙光车桥厂、沈阳车轿厂试用，制造汽车大梁、加强梁、保险杠、桥壳等结构 件，用户反映b g 5 1 0 l 热轧钢板及钢带完全能够满足各项技术性能指标的要求， 适合制造汽车大梁及其它汽车结构件。 本钢b g 5 1 0 l 热轧钢板的研制成功，具有极大的实际意义，不但给企业带来 了极大的经济效益，同时也创造了较大的社会效益，在一定程度上降低了汽车大 梁用钢板的实际成本，为用户提供了物美价廉的新产品。 关键词：汽车大梁用钢化学成分 热轧结构件产品质量 查苎查兰竺主：堡主兰堡笙圭垒里! ! 坠竺三 a b s t r a c t i no r d e rt om e e tt h er e q u i r e m e n to fa u t o m o b i l ei n d u s t r yd e v e l o p i n g i n c r e a s i n g l yi nc h i n a ，i m p r o v et h ec o m p e t i t i v ea b i l i t yi nt h ei n t e m a t i o n a l a u t o m o b i l e m a r k e t ，b x s t e e l d e v e l o p e d n e wa u t o m o b i l eb e a n as t e e l b g 5io l ，b yo p t i m i z i n gc h e m i c a lc o m p o s i t i o n s ，e v a l u a t i n gm i c r o s t r u c t u r e s a n dp r o p e r t i e s ，t e s t i n gt h ec r i t i c a lp o i n to f p h a s ec h a n g i n gw i t he x p e r i m e n t r e s e a r c h ，a n dp r o v i d e dn e c e s s a r yp r o c e s sp a r a m e t e r sa n dt h e o r yf o u n d a t i o n f o ri n d u s t r i a lp r o d u c t i o n s ot h en e wa u t o m o b i l eb e a ms t e e lw i t hg o o d q u a l i t ya n dm a r k e tc o m p e t i t i o n w a sb ed e v e l o p e d s u c c e s s f u l l y h o tr o l l e db g 5io ls t e e l a d o p t e d a d v a n c e d s m e l t i n g a n d r o l l i n g e q u i p m e n ta n dp r o c e s st oi n s u r ep u r i f i e ds t e e l a n dg o o dc o l df o r m a b i l i t y a n dw e l d a b i l i t y ，i sa p p l i c a b l et om a n u f a c t u r i n ga u t o m o b i l es t r u c t u r ep a r t s s u c ha sb e a m ，a x l e ，s t r e n g t hf l a m ee t c h o tr o l l e db g 5io ls t e e lw a sq u a l i f i e dt h a th a dh i g hs t r e n g t h ，g o o d c o l df o r m i n gp r o p e r t y ，f i n ei m p a c tt o u g h n e s si nl o wt e m p e r a t u r e ，q u a l i t y f a t i g u ea n dw e l d i n gp r o p e r t yb yc o m p r e h e n s i v ep r o p e r t yt e s t ，a n de q u a l e d t ot h es a m eg r a d eo fs t e e l sb yc o m p a r e dw i t ha d v a n c e dp r o d u c t sa th o m e a n db o a r d i t sa v e r a g ev a l u eo ft e n s i l es t r e n g t h 5 5 7 m p a ，e l o n g a t i o n2 8 ， q u a l i f i e dw i d ec o l db e n d i n g18 0 。w i t hb = 6 0 m m ，d = 0 a r ea ss a m ea st h a t o fs t e e lg a n k h a 一5 2o f j a p a n ( a v e r a g e v a l u eo ft e n s i l es t r e n g t h5 4 3 m p a ， e l o n g a t i o n3 0 7 ，q u a l i f i e dw i d e c 0 1 db e n d i n g1 8 0 。w i t hb = 3 5 m m ，d 2 0 ) i t snv a l u e0 1 8i ss u p e r i o rt or h a 5 0 f s t e e lo f j a p a nf n = 0 1 6 3 ) i t sa v e r a g e v a l u eo f i m p a c t4 9 ja t 一4 0 * ct e m p e r a t u r ei se q u a lt ot h a to f w l 5 1 0 s t e e lo f w l 】h a ns t e e la tt h es a m ec o n d i t i o n 东北穴学硕士、博士晕位论文a b s t r a c t a tp r e s e n tt i m e ，b xs t e e lh a sm a s t e r e dt h e p r o d u c i n gp r o c e s so f b g 510 ls t e e l ，i t se q u i p m e n t ，t e s tm e t h o d sa n dq u a l i t ya s s u r a n c em e tt h e n e e do fi n d u s t r i a l p r o d u c t i o n ，i t ss e c u r i t y ，s a n i t a t i o n a n d a t m o s p h e r e p r o t e c tc o n f o r m e d t ot h er e l a t e dr e g u l a t i o no fc h i n a b xs t e e lw i t h p e r f e c t e q u i p m e n t h a st h ei n d u s t r i a lp r o d u c t i o nc o n d i t i o n sf o rg r e a tb a t c h e s s ow e s u g g e s tt h a tb x s t e e lr u mb g 510 ls t e e li n t op r o d u c t i o nq u i c k l y ，e n l a r g e i t su s i n gr a n g e ，i m p r o v ep r o g r e s s i v e l yi t sm a r k e tr a t i o ，a n da c h i e v eg r e a t e c o n o m i c a la n ds o c i a lb e n e f i t s 。 f r o m m a y ，1 9 9 9 t oo c t ，2 0 0 2 ，b xs t e e lp r o d u c e dt o t a l l yt h ep r o d u c t 5 6 3 3 2 6 6t o n ，p r o d u c tr a t e9 6 2 1 ，q u a l i f i e dr a t e9 8 1 6 ，c o m p r e h e n s i v e p r o p e r t yq u a l i f i e d r a t e 9 8 ，p r o d u c ts p e c i f i c a t i o n 2 5 8 7 5 9 8 0 14 0 0 m m 。c u s t o m e r ss u c ha st h ef i r s ta u t oj i n b e if a c t o r y ，d a n d o n g s h u g u a n ga x l ef a c t o r y ，s h e n y a n ga x l ef a c t o r ye t c 。u s et h ep r o d u c tf o r m a n u f a c t u r i n ga u t o m o b i l eb e a m ，s t r e n g t hf r a m e ，a x l ee t c ，a n dr e f l e c tt h a t b g 510 ls t e e lm e e t sa l lt e c h n i c a lp r o p e r t i e s r e q u i r e m e n t sa n di s d e s i r e d s t e e lf o rm a n u f a c t u r i n ga t t t o m o b i l eb e a m e t c t h es u c c e s sf o rd e v e l o p i n ga u t o m o b i l eb e a mb g 5 1 0 ls t e e lo fb x s t e e lh a dg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rn o to n l yg r e a te c o n o m i c a lb e n e f i t sb u ta l s o b e t t e rs o c i mb e n e f i t sf o re n t e r p r i s e s ，w i t hl o w e rc o s to f a u t o m o b i l eb e a m a n db e t t e rq u a l i t yo f p r o d u c t s k e y w o r d s ：a u t o m o b i l e b e a ms t e e lc h e m i c a lc o m p o s i t i o n h o t r o i l i n g s t r u c t u r ep a r t s p r o d u c tq u a l i t y v 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成 果除加以标注和致谢的地方外，不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人繇10 系 f i 期：础3 。矿7 东北大学硕士、博士学位沧文 第一章绪论 第一章绪论 1 1 本课题的研究意义 根摄我固汽车工业“九五规划纲要”，至2 0 0 0 年我阈汽车产量为 2 7 0 万辆，经预测共需热轧钢板9 0 万吨，其中汽车大梁用热轧钢板及钢带为5 7 艿睫，至2 0 1 0 年，筏窝汽车产爨为6 0 0 万辆。国家经贸爨在疆溪汽车工数 “十孤规划纲要”中分析认为，随麓汽车工业发艉和居民生活水平的提高， 汽车正逐渐成为新的消费需求热虑。到2 0 1 5 年汽车建设规模将达捌8 0 0 万辆， 存全享会戆莛嗣努力下，汽车工渡有蛰在2 0 1 5 年戏为我翔国民经济黢支柱产 业。因此，随潢我国汽车产量的逐年增加，汽车大梁用热轧钢板及钢带的市场需 求量也在闩盏上升，具有邕大的市场开发潜力。 汽攀工选是发达露家澄民经浚数支壤产、监，随着汽车产爨的不叛增大，车型 也向高档化、多样化、轻型化方向发展，同时对汽车用钢l 虹有更新、更高的嚣 求，减轻汽车舀重，节能降耗，掇高行玻安全锰、舒适径、和辩搿往，以及减少 污染等。 汽车大梁用钢主要用于制造汽车纵梁、横梁、保险杠等结构件，需鬻承受一 定韵载葡，要求钢板在有较高强废静同时，买商良好豹冷藏鍪往稻簿按髓魏。获 6 0 年代初，我窝开始生产中型载重卡车时，汽车大粱用钢，除纵梁用以前苏联 进v i 的低合盒高强度钢板3 0 t i 外，其它横梁等结构件均用碳素钢。由于钢板的 强度 氐，汽车常发生车絮晕鬻攒环。羲魏，我矮开发了c m n 系弼煞汽车大粱建 钢，但钢中的m n s 夹杂降低钢板的横向冷弯性能。随着七十年代微合愈化技术 的发展，我国开发了t i 钢系列的汽车大梁用钢，由于t i 微合金化钢的性能对铜 瀚成努帮工艺十分敏感，选残产繇牲黎波动较大。：i 霞年来，夔羞搬合金纯技术秘 控车l 控冷技术的进一步发展，国内外普遍采用n b 、微合金化生产汽车大梁钢 板。中卡和轻卡每车分别耗用6 0 0 k g 和3 5 0 k g ，各种车型按我国蠲丽的汽车产瀑 计舞，仅汽车大梁溺镪每年藏霉要热毒i 钢板终6 0 万吨。 东北大学硕士、博士学位论文 第一章绪论 1 2 国内外现状分析b ， 我国从1 9 6 5 年起，开始研制汽车大梁用钢，为解决解放牌载重汽车的汽车 大梁用材问题，鞍钢试制了1 6 m n l ，随后又试制了1 6 m n r e i 。和0 9 m n r e l 。为 解决车架横梁寿命低的问题，1 9 7 4 年以后又试制成功彳j 同强度级别的1 3 m n t i 、 1 0 t i 和0 6 t i ，但含t i 钢对工艺十分敏感，强度波动范围大。武钢在1 9 8 3 年研 制出含钛的t 5 2 l 、t 5 2 和t 4 2 钢，通过控制轧制，生产工艺优化，进一步稳定 了钢板的性能，在1 9 8 9 年还试制生产了0 9 m n r e l 。近年来，宝钢丌发了 b 5 1 0 l 汽车大梁用钢，供一汽、东风汽车公司、南京汽车制造公司试用，冲压 性能较好，而国内其它钢厂也正在研制和生产汽车大梁板。 国外汽车大梁用钢主要有r 本的r h a 5 0 f 、g a n k h a 5 2 、n s h 5 2 d 、 n s h 5 2 t 等，以抗拉强度表示；美国的v a n 系列和德国的q s t e 、h s m 系列 等，以屈服强度表示，大多数钢板的抗拉强度在3 9 0 7 9 0 m p a ，可满足不同车 型对汽车大梁用钢的性能要求。表1 1 和表1 2 分别列出了国内外汽车大梁用钢 的化学成分和性能指标。 表11 国内外同类钢种化学成分( ) t a b l ej 1t h ec o m p o s i t i o no fs a m e g r a d e o f s t e e | sa th o m ea n db o a r d ( ) m 产- 化学成分( ) 牌呼 厂家 cs 1m i lsn bt l 00 0 7 - o a n k h a 5 2几本钢管0 1 0 0 l301 6 0 2 1l2 7 一l4 000 0 600 i - 00 2 00 1 4 00 1 3 、0 0 0 3 -00 1 6 一 r h a 5 0 f闩奉川崎0 1 000 2 00 3 l2 2 i2 4 00 2 10 0 0 4o0 1 9 00 0 8 -00 0 1 - h s m 3 8 0德圉赫施0 1 0 0 1 300 2 00 8 l2 4 14 l0 1 2 0 1 6 00 2 000 0 8 b 5 1 0 l巾国宝锄0 1 302 l i1 800 l700 0 500 0 9 00 18 00 0 4 w l 5 1 0中崮武钢00 7 - 0 130 1 0 04 0 l0 0 l5 000 4 00 2 l00 0 8 t 5 2 l ，中用武制00 6 0 1 201 5 04 5 06 500 2 500 2 5o0 6 - 0 1 2 东北大学硕士、博士学位论文第一章绪论 表1 2 嗣内井矧炎刑种的性能指标 t a b l el ，2t h e p r o p e r t yo fs a l v i eg r a d eo f s t e e l sa th o m ea n db o a r d 乍产 宦玲弯j8 0 9 肄譬。s f m p 矗l ob f m p a ) o “ob # s f j 京 b = 3 5 m mb = 6 0 m n l g a -曩拳 4 3 5 - 4 8 4 4 5 25 2 2 5 5 9 5 4 388 i - 。8 7 09 32 9 - 3 3 3 07d - o5 a 穰 n k h a 5 2 钢斡 n $ 鬏h a 5 0 f4 1 0 4 7 7 艟s 35 l l 一5 5 2 1 5 2 8e7 9 09 2 0 豁2 8 。3 4 3 ld - 05 a 熟d = 0 赍播 翊螭 弛嗣 ， s m 3 8 04 3 6 “5 0 85 3 8 、6 0 02 s 0 85d = 0 , 5 a 赍格 赫施 巾圜 b 5 0 l4 1 0 4 8 0 4 4 05 3 0 5 9 0 5 5 50 ，7 08 3 07 92 4 - 2 6 佗48d = 05 a 台格 毫镪 巾【 1 司 w l 5 1 04 1 0 - 5 0 55 2 0 6 0 507 9 _ o8 32 4 3 1d = 05 a 台格d = o 舟格 武钢 巾阿i t 5 2 l4 2 7 “9 65 2 0 - 6 0 508 22 6 3 1d = 0 5 a 格 武钢 本镧从1 9 8 4 年露始蓉手磅测汽车大梁鼷钢， 舞割菇糖主要为1 6 m n l 、 0 9 m n t i l 、0 9 m n t i r e l 。截止1 9 9 9 年5 月，共试制汽车大梁用热轧钢板及钢带 1 9 1 6 7 0 5 吨，1 5 年的总产爨仅为市场占有率的2 9 7 。市场占有率较低的主簧 琢因是零钢连装厂综合毒噩戆达掭率纹为8 9 ，竭户农馒爰过程中蠢在羲强凄不 均、冷弯丌裂，质量不够稳定，无论从质量上还是数凝上都远远不能满足市场的 需求。为此本钢于1 9 9 9 年开始研制新代汽车大梁蠲钢，并酣为公司缀科研谦 熬，2 0 0 1 年列强辽宁省科磺课题。 1 3 本课题的研究内容 本课题密切结合本钢的技术、工艺、 豹良籽的综合糠能，采蠲徽合金纯技术， 装备释实际条件和汽车大梁用钢所要求 深入褥究n b 、t i 徽合金纯元索在钢中 的 乍用枧理，及其对汽车大梁钢的组织莉性能的影响，选择最佳的控轧控冷工装 参数。通过对b g 5 1 0 l 热轧钢板综合性能测定的全面系统的实验研究，确定合理 豹纯学液分，潮订密技术豁准、z 艺褒菠。逶遥弱户莱蔫b g 5 1 0 l 热毒l 钢叛滔予 汽车大梁、桥壳等结构件，检验b g 5 1 0 l 热轧钢板的使用性能，全面解决难度很 东北大学硕士、博士学位论文 第一章绪论 大的汽车大梁和汽车桥壳冷冲压成型和高强度的匹配问题，满足汽车大梁制造的 要求，并加速汽车桥壳用钢的研制，填补国内汽车桥壳用钢的空白。 1 4 技术指标和工艺路线确定n 剞 从制造汽车大梁工艺及对汽车大梁用钢的技术指标入手，结合本钢的生产 工艺，技术装备的实际条件确定本产品的开发工艺路线。 汽车大梁需要承受一定的载荷，主要采用高强度热轧钢板及钢带进行制造， 生产工艺以冲压成型为主，其生产工艺流程见图1 1 。 匮亟囹一圃一匡壹圃一圃一眶亟国一圆一圈一匝固回一 圆 图1 1汽车人粱生产_ t 艺流程 f i g 11t h e p r o d u c t i o np r o c e s so f a u t o m o b i l eb e a m 汽车大梁用热轧钢板及钢带主要用来制造汽车的纵梁和横梁，由于汽车经常 处于多拉快跑，需要承受较重的载荷，而且汽车在行驶过程中要受到各种冲击、 扭转等复杂应力作用，因此汽车大梁工作条件要求相当苛刻，不仅要求具有较高 的强度，还需要有良好的冷成型性能、可焊性和耐疲劳性能等。 根据汽车大梁用钢使用技术指标要求，确定出本钢开发研制汽车大粱用钢的 牌号、力学性能和工艺性能，见表1 3 。 表1 3 试验钢的牌号、帆辕摊能和工岂性能 t a b l e l3t h es x e e lg r a d ea n dp r o p e r t yo f t e s ts t e e 牌母 机械性能 冷弯l8 0 。 b = 3 5 r n 丌1 os ( m p 心ob f m p 乱65 ( ) lb g 5 1 0 l3 5 5 5 1 0 6 3 02 2d = a 注：表中所列牌q “b g ”是指本铡，“l 足指粱，“5 t o ”足指抗拉强度级列。 东北大学硕士、博士学位论文第一章绪论 为满足汽车大梁用钢的要求，丌发研制过程中，曾先怒以提高钢质的纯净 度、控制夹杂物形态秘渍是秽t 毙要求柬确定合毽蜓化学成分，然后选择正确的工 艺制度，以寻求强韧性的最佳匹配，因此采用在低c m n 钢的基础上，复合添加 n b 、t i 微合金化元索，并配合控乳控冷工艺采获得蘸好的练合性能，以满足汽 车大梁用镪主要技术攒标要求。 采用铁水预处理降低硫含量，1 2 0 吨氧气顺吹转炉冶炼，通过a h f 炉外精 蕊对硫纯扬逶行变凄楚理，去除锱中气季搴和夹杂物，板坯连铸采丽疆佳王艺裁爱 和先进技术，锪坯热姨热送，1 7 0 0 r a m 热连轧机采用控轧控冷工艺，计舅机操作 方式，利用两段层流冷却装混进行冷却，以达到细化晶粒和析出强化的目的，从 焉获得楚好静综合经箍。 1 5 文献综述 王祖滨、农涛等人”。在低合衾高强度钢一书中。对高强度热轧钢板的性能 要求、合金设计特点和生产工艺特点进行了瀚述，并以汽车大梁用钢为典型钢 秘，对溪肉癸汽车大粱瘸铡发展瑷壤进行了麓要分橛，国乡 抗控强度在3 9 0 7 9 0 m p a 范围内，而国内抗拉强度在3 7 5 5 1 0 m p a 之间，级别少，需要形成系 弼，以满足不同车型对汽车大梁用锎的镌能要求。 张开壑等人 。在汽车大粱震热兢钢板熬秀发中，壤撼攀钢实际资源壤提， 采用低c m n v 台金化，结合喂线技术、铁水预处理、炉外精炼及控轧控冷 轧镧工麓，生产汽车大粱蠲熟轧钢板。 张瑞祥姐3 在宝锄钒一钛钱微台会钢静的开发研制一文中，对宝钢食钒、 钛、铌的高强度厚板钢、管线用钢、超深冲钢、锅炉管钢等丌发情况进行了介 绍，其中包括复合鸯籍入獭合会锯、钛元素，爨及配合控车l 控冷轧制工艺。 刘窳舟、哭其法等人刘在汽车桥壳用热逡轧微仓会高强钢板的研究中，对 轻、中型汽车桥壳采用n b t i 复合微台金钢进行检验，测定经1 2 0 0 。c 加热、爨 氏俸分澍在泰变形，8 5 0 。c 经5 0 压缩变形蘩静下豹c c t 整线秘瓣时鸯餮热劐 1 3 3 0 。c 时的c c t 曲线，势在两辊实验轧机和控冷设备上模拟热涟轧和控冷工 截。结粜表明；实验钢经控轧控冷中温裙可获得针状铁素体组织，抗拉强度达剜 5 7 0 m p a ，惑磐长率大于2 5 ，冷弯残形性l 钱良。 东北大学硕士、博士学位论文第一章绪论 从综述文章看，国外七、八十年代就丌始应用复合添加微合金铌、钛元素， 并配合控轧控冷工艺生产汽车用钢板。国内只有宝钢采用上述方法生产汽车及其 它用钢，详细工艺流程和化学成分未见文献述及，攀钢生产的汽车大梁用热轧钢 板添加的合会元素与本课题不同，但工艺流程与本课题相同。目前尚未见与本课 题所研究钢板( 带) 的化学成分、应用范围完全相同的文献报导。 东北大学硕士、博士学位论丈 第二章成分设计乖热轧工艺参数选择 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 2 1 成分设计 根据确定的b g 5 1 0 l 钢的技术指标，采用低c m n 钢复合添加n b 、t i 微合 金化元素和控轧控冷工艺，对钢的化学成分进行综合分析，确定其含量范围。 c 】：是低碳钢中最经济的强化元素，含量过高能降低钢的塑性和冲击韧 性，恶化冷成型性能和焊接性能，所以目前汽车大梁用钢【c 含量，在保证强度 的前提下，有逐渐下降的趋势。因此b g 5 1 0 l 钢的 c 1 含量控制在0 1 2 以内。 m n ：在汽车大梁用钢中有较多良好的作用，锰是很好的脱氧剂，能够扩 大奥氏体区。降低奥氏体向多边形铁索体的转变温度，利用锰的固溶强化作用来 提高钢的强度。因此b g 5 1 0 l 钢的 m n 含量控制在0 8 5 1 3 5 。 s i ：能提高钢的强度、疲劳极限、耐蚀性能，但对钢的塑性有不利的影 响。综合考虑b g 5 1 0 l 钢的 s i 含量控制在0 3 5 。 ( s 1 ：硫和锰反应生成硫化物夹杂而存在钢中，沿着钢板的轧制方向延伸， 形成严重的带状，降低钢的塑性、冷成型性和冲击韧性，所以降低硫含量和改变 其在钢中的夹杂形态是获得高韧性至关重要的途径。目前国内外生产汽车大梁用 钢已将 s 】含量降低到0 0 0 8 以下( 最低达到o 0 0 4 以下) 。 【p ：磷提高钢的强度，降低钢的塑性，对焊接性能不利，并增加焊裂的敏 感性，因此在汽车大梁用钢中是一种有害元素，应尽可能降低磷在钢中的含量。 n b ：铌的细化晶粒和析出强化作用是最突出的，是强烈的碳、氮化物形成 元素，在钢中主要以n b c 、n 1 形式存在，阻止奥氏体晶粒长大。对于汽车大梁 用钢，添加o 0 0 5 o 0 5 的 n b 】就可起到细化晶粒和析出强化的作用，是弥 补钢中降碳所损失强度的最为经济有效的手段。 【t i ：在钢中除了和碳、氮结合形成t i c 、n 】化物细化铁素体晶粒达到强韧 性目的外，钛与钢中的氧、硫也有极强的亲合力，改善硫化物形态，形成不易塑 性变形的球状碳硫化钛t i 。c ，s ：，显著地提高钢的韧性，改善焊接热影响区性能 东北大学硕士、博士学位论文 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 和疲劳性能，在汽车大梁用钢中按t i s 比值2 4 及最经济的原则确定其在钢中 的含量。 a l s ：能细化晶粒，提高强度，与 n 结合生成a i n ，可防止应变时效，并 作为补充脱氧剂加入钢中，改善钢质，可按内控成分范围控制其含量。 综合以上考虑的原则，课题组对化学成分进行了初步设计，并在1 2 0 吨氧 气转炉冶炼出9 炉b g 5 1 0 l 钢，其化学成分列于表2 1 。 表2i 试验钢实际冶炼化学成分及平均值 t a b l e2 it h ep r a c t i c a lc h e m i c a lc o m p o s i t i o n sa n da v e r a g ev a l u e so f t e s ts t e e 化学成分( ) 芋 炉峙 1 j cs im npsn ba l s 3 1 1 2 50 0 802 910 000 1 50 0 400 3 1 1 3 6 70 3 5 10 800 “o0 1 000 4o0 3 3l l l7 80 1 003 5 l1 500 0 900 l5o0 300 300 2 1 1 2 7 500 q02 410 000 1 700 l l00 3o0 300 4 53 1 0 7 000 903 4 i1 600 1 000 1 700 200 300 l l 】2 7 602 7 10 700 1 300 1 2o0 300 2 72 1 3 8 000 702 5l0 300 1 300 l lo0 2 00 4 sf 7 900 8o “ i0 00 。800 1 80 0 20 o 92 i3 7 900 7o2 s 09 400 1 00 0 1 800 300 3 00 7 0 】0o2 4 03 509 4 】1 6 o0 0 8 00 】70 o j 。00 1 8 00 2 00 400 l 00 300 1 00 4 甲均f | 【 00 i300 300 2 5 0 0 2 5 00 802 9 l0 500 1 2 东北大学硕士、博士学位论文 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 2 2 热轧工艺参数选择 为了充分发挥n b 、t i 微合会化元素在铜中的作用，以获得良好的综合性 能，因此在热轧过程中，需骚选择台理的控轧控冷工艺参数。 2 2 1c c t 曲线测定 c c t 曲线即连续冷却转变曲线，反映不同冷却蘩 牛下奥氏体转变的规律 怒t f 确制定 ：艺制度的主臻依掘。在钢研总院日本进口的热膨胀仪上测定 嚣g 5 i o l 镪豹赣赛点为a c i = 7 1 5 ，a c 3 = 8 8 0 ，a r l = 6 5 5 ，a r 3 = 7 8 5 m s = 4 6 4 。本镪b g 5 1 0 l 钢的c c t 曲线见图2 1 。 2 2 。2 熬热温度静选择 试验钢中加入n b 、t i 0 0 5 的微合金化元素，n b 、瓢在奥氏体中的溶解 痰稻骚始奥氏抟鹣粒豹均匀度是决定链屠镊投嬖薹戆熬主要医褰，因照趣热滠度楚 爨要的工艺参数。通过过去的研究证明，由图2 2 可见，当碳当量为o 2 0 时， 为了溶解0 0 3 的n b ，奥氏体仡温度应为1 2 0 0 。扶图2 3 可觅，在加热温液 小于1 0 5 0 7 2 黪，奥氏俸晶粒长大较为缓漫，微，l 、款t i c 颞粒开始溶解，奥氏镩 晶粒自由长大，高于1 2 0 0 时，艇氏体晶粒迅速长大到1 5 0 u m 以上。加热温 度较低，n b 、t i 不能充分溶解予舆氏俸中，橱出强纯律弼便难以发挥。汽享大 粱用钢骚求较凑的强度，因此采用根对鞍赢的加热温度，控捌在1 2 0 0 - - 2 0 7 2 。 2 2 3 终轧温度的选择 终霉l 温度是热交形影响组织性能极爨要的参数，试轧时我们选择了8 8 0 、 8 5 0 。c 、8 3 0 三种终轧温度的变化对试验钢显微组织和性能的影响。图2 4 显示 了终牟l 溢度酌变拖霹显徽缝缓鹃影鹣，终毒l 湿发在8 8 0 7 2 砖，鑫较藕大，终聋l 滠 腹降低可以增强n b 、t i 的碳、氮化物析出，阻止晶粒长大，从而使铁素体晶粒 东北大学硕士、博士学位论文 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 捆的舆氏体蓬耩冷却豳疆 原始状态铸卷奥聂伴他9 5 0c 5 分 晶粒葭 弋避阐 j 汴乃黼 b隔 ，、c l ；7 j 5 cx 一一r ，j l l 一。，烈 ；l 鞭 蝴 骈ll ：! 。i - _ ：稍 、 、， 7 0 ；卜l m s = 6 4 。c ( 畦鼻 r 一 ! l j l 3 h 。 一_ r 秒2 b g 5 0 l 钢连续转变c c t 曲线f i 2it ec o n i n u o u sc h a g i n g c c tc u r eo f b 5 1 0 ls t e一1 u 齄 东北大学硕士、博士学位论文 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 ，斗一7 400 4 0o 强一 ，j 。 00 2 一 “ f 。 ， ，60 1 * n 6 一 7 | |r 7 0 j 000 400 8012q1602 0q2 4 碳当量( ) 图2 2 奥氏体化温度对同浒n b 量的影响趋势 f i g 2 2t h ei n f l u e n c eo f a u s t e n i t i z a t i o nt e m p e r a t u r et on b c o n t e n t 温度( ) 图2 3 台t l 制慷始奥氏体品粒硅火趋势 f i g2 3 t h eg r o w t ht e n d e n c yo f o r i g i n a la u s t e n i t eg r a i no f t is t e e 0 0 0 0 0 0 伽 惭 咖 p_莓f啊搴堆出铡 啪 ej)|仁世黛曙 东北大学硕士、博士学位论文g ：- 章成分设计和热轧工艺参数选择 c 幽24 终轧温度变化对5 “铡娃微组织的影响( a = 8 8 0 。cb - 8 5 0 。c c 2 8 3 0 。c ) 瞻24t h e i n f l u e n c eo ff i n i s h i n gt e m p e r a t u r e st om i e r o s t r u c t u r e so f5 4s t 2 e 1 2 东北大学硕士，博士学位论文 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 细化；终轧温度在8 5 0 。c 时，可获得理想的金相组织，图2 5 是不同终轧温度与 钢板机械性能的关系。终轧温度升高，os 、ob 下降，e l 升高，终轧温度较低 时，os 、ob 上升，e l 下降，综合性能在8 5 0 。c 时终轧温度最好。因此在满足 1 3 b 5 1 0 m p a 条件下，选择8 5 0 2 0 的终轧温度较为理想。 0 里 v h 甍 一 一 王】 ： 。，夕 。一一? 夕p 终轧温度( - c ) 圈2 5 终轧温度变化对5 “、6 ”钢机械性能的影响 f i g 2 5t h e i n f l u e n c eo f f i n i s h i n g t e m p e r a t u r e s t op r o p e r t i e so f5 ”、6 ”s t e e l 东北大学硕士、博士学位论文第二章成分设计和热轧工艺参数选择 2 2 4 卷取温度和冷却制度的选择 控制冷却是热轧带钢的一个重要工艺参数，奥氏体向铁素体转变有相当一部 分是在卷取后进行的，因此卷取温度对带钢组织和性能的影响是极为明显的。试 验钢是在8 5 0 2 0 的终轧温度下采用了7 0 0 、6 7 0 。c 、6 4 0 三种卷取温度制 度。图2 6 显示出卷取温度变化对显微组织的影响，卷取温度7 0 0 。c 时，晶粒粗 大，降低卷取温度可使n b 、t i 的碳氮化合物析出，细化铁素体晶粒；卷取温度 在6 7 0 2 0 。c 时，可获得理想的金相组织。图2 7 显示出卷取温度对带钢机械性 能的影响。随着卷取温度升高os 、ob 下降，65 提高，卷取温度f 降，os 、 ob 上升，65 下降，综合性能在6 7 0 为最好，可见在6 7 0 。c 2 0 卷取时，即 能保证所需强度，又能获得良好的塑性。 c 幽2 6 卷取温度变化对4 。钢显微纰织的影i 璃l ( a = 7 0 0 * cb = 6 7 0 c1 2 = 6 4 0 c ) 晦2 6t h e i n f l u e n c eo fc o i l i n gt e m p e r a t u r e st om i c r o s t r u c t u r c so f 4 “s t e e l ( a 2 7 0 0 。( 2b 2 6 7 0 c 2 6 4 0 。c ) 东北大学硕士、博士学位论文 第二章成分设计和热轧工艺参数选择 本钢1 7 0 0 m m 热连轧机的精轧机组轧后冷却装置是两段式层流冷却，轧制 b g 510 l 钢板的冷却制度就是要使带钢在6 7 0 。c 2 0 4 c 时进行卷取，控制卷取温 度实际上就是控制冷却速度。因此，b g 5 1 0 l 钢板采用两段水冷方式，按表2 2 规定给出的开水组数即可保证6 7 0 。c 2 0 。c 的卷取温度要求。 表22 层冷开水组数 t a b l e2 2t h eg r o u pn u m b e r so f l i n e a rc o o l i n gw a t e r 一段水冷开水组数 二：二段水冷开水射数 2 lol 2 三种温度制度下，几个实验钢b g 5 i o l 性能、会相组织检验结果见表2 3 。 表23 三种温度制度的b g 5 1 0 l 铡性能、金相组织检验结果 t a b l e2 3 t h e t e s t i n gr e s u l t so f b 0 5 1 0 ls l e e l s p r o p e r t i e sa n d m i c r o s t r u c t u r e i n t h r e e t e m p e r a t u r es y s t e m s 序 机械性能 冷弯i8 0 。 金相组织 终轧温卷取 t 炉q批垮 b = 3 5 m m度温度 0sob65 os ob d = a 组织品粒崖 m p am p a 4 6 05 8 02 4 o7 9 台格f + p l l 8 3 0 53 1 0 7 01 0 8 1 64 4 55 5 52 50 ，8 0 台格 f + p1 0 8 5 06 7 0 2 0 4 4 05 4 02 80 8 l合格f + p98 8 0 4 5 05 6 03 108 0 台格 f + p1 0 1 l8 3 0 6 1 1 2 7 61 1 2 0 34 5 0 5 6 03 l08 0 台格 f + p 1 0 一【l8 5 06 7 0 2 0 4 3 55 4 03 408 l合格f + p 9 8 8 0 4 7 05 8 52 3o 8 0 合格 f + p1 1 6 4 0 8 5 0 i3 1 1 2 51 0 8 1 74 6 05 8 52 507 9台格f + p1 0 - i l6 7 0 2 0 4 2 55 3 52 7 07 9 合格 f + p97 0 0 4 9 55 8 02 508 5合格f + p i l 6 4 0 8 5 0 d j j 2 7 5 1 08 】54 1 55 6 52 507 3合格 f + p1 l 6 7 0 2 0 4 0 0 5 3 02 70