【学习】第三代汽车用钢生产技术

1、编辑ppt第三代汽车钢工业生产技术第三代汽车钢工业生产技术曹文全, 时捷, 董翰钢铁研究总院结构材料研究所中国钢铁新材料发展研讨会：中国钢铁新材料发展研讨会：2011/9/7编辑ppt汽车的轻量化与降低能耗和环境污染图1汽车自重与CO2排放和燃油量之间的关系（随着汽车自重的增加二氧化碳的排放量增加，耗油量也增加），使得汽车向轻量化的方向发展编辑ppt汽车钢的高安全与高强度汽车钢图2美国提出了针对汽车的五星级的安全标准要求，对侧碰和正碰都具有明确的规定，要求提高汽车用钢的强度编辑ppt我国钢铁产量与汽车产量的发展状况我国的粗钢产量在2010年已经占到世界总产量的50%，汽车总产量也达到了世界第一

2、的位置（1800多万量）。十二五期间是我国钢铁工业和汽车工业由大转强的关键时期，因而新型汽车钢的研发将是其中的一个突破点。编辑ppt汽车钢发展现状汽车钢发展现状力学性能及成分力学性能及成分优点（解决问题）优点（解决问题）缺点（未解决问题）缺点（未解决问题）第一代钢第一代钢Rm：200-1600MPaRm*A: 10-20GPa% (TRIP:15-25GPa%)合金总量合金总量3wt%高强度高强度工业化工业化/经济性好，经济性好，工艺性能好工艺性能好强塑积低（强塑积低（15GPa%）高强度时高强度时:成形难成形难(工艺工艺补充补充)，碰撞吸能差，碰撞吸能差第二代钢第二代钢Rm：700-1200

3、MPaRm*A: 45-65GPa%合金总量合金总量30wt%高强塑积高强塑积碰撞吸能好，成形碰撞吸能好，成形性好性好,减重效果明显减重效果明显工业化难工业化难/经济性差经济性差工艺性能差工艺性能差使用受限使用受限第三代钢第三代钢?工业化工业化/经济好经济好/高强高强塑积塑积(成形成形/吸能吸能)/工工艺性好艺性好仅限概念提出仅限概念提出未见结果报道未见结果报道编辑ppt国际上提出的第三代汽车用钢的概念第三代汽车钢就是高强与高塑性结合的钢第三代汽车钢是低成本高性能的钢第三代汽车钢应该是低成本低成本高强度和高塑性的汽车用钢，其强塑积强塑积应该RmxA不小于30GPa%编辑ppt05001000

4、1500 2000 2500 3000020406080100(a)40GPa% 60GPa%20GPa%Bcc+FccBccFcc Hot Forming HSLA Maraging DPSS Mart. IF steel Mart-Bain. TRIP DP Nano-Bain ASS TWIPA(%)Rm (MPa)第三代汽车钢的研发思路%1060%1015FCCBCCGPaARGPaARmm0204060801000204060801001 20Mn-3Si-3AlTRIP/TWIP steel815Mn-3Si-3Al8(b)0.65 Nano-B. Steel9TWIP/Aus.

5、Steel2TRIP Steel2Conv. Steel2RmxA(GPa%)Austenite volume fraction (%)%25%306 . 015TGTGAmAmfGPaARfAR第三代汽车钢应该具备的组织为BCC+FCC的双相组织编辑ppt低成本高强高塑第三代汽车钢的研发目标及设计目标: (1)低成本 (2) Rm*A30GPa%(1)Rm1GPa, A30%(2)Rm1.5GPa,A20%)051015-2000200400CrNiAlMnCuSiPC/N , Strength increment (MPa)Alloy content (%)Alloying design(

6、C-Mn)0204060801000204060801001 20Mn-3Si-3AlTRIP/TWIP steel815Mn-3Si-3Al8Target(a)0.65 Nano-B. Steel9TWIP/Aus. Steel2TRIP Steel2Conv. Steel2RmxA(GPa%)Austenite volume fraction (%)%35%25f-低成本Rm*A30GPa%(钢研总院研发以钢研总院研发以C/Mn为主要化学成分的第三代汽车用钢为主要化学成分的第三代汽车用钢编辑ppt第三代汽车钢的热处理工艺选择Upward heat treatment (ART-anneal

7、ing) and downward heat treatment (Austempering) named after the origin of the retained austenite*ART-annealing: Austenite reverted transformation by means of annealing两种获得奥氏体相的技术1.逆转变奥氏体技术（ART-annealing）（逆相变技术：A从无到有）2.淬火配分技术（Q&P processing）（正相变技术：A原来就有）编辑ppt逆相变得到的中锰钢超细双相结构） TG5：650*6hTG4：675*3hT

8、G5：650*6hMicrostructure examined by optical microscopyMicrostructure characterized by SEM编辑ppt背散射电子成像技术分析的经逆相变处理的中锰钢的微观组织结构 Microstructural evolution as a function of ART-annealing time逆相变退火时间对中锰钢的微观组织结构的影响：奥氏体量逐步增多达到了33.7%编辑pptMicrostructure-Ultrafine (sub)grain and high thermal stability examined

9、by TEM/EDSART-annealed at 650OC with 6hrs1.Stable lamellar structure-high thermal stability2.Developed austenite in between martensitic lath3.Strong Mn-concentration in austenite编辑pptMicrostructure-Ultrafine (sub)grain and high thermal stability examined by TEM/EDSART-annealed at 650OC with 12hrs)1.

10、Stable lamellar structure-high thermal stability2.Developed austenite in between martensitic lath3.Strong Mn-concentration in austenite编辑ppt逆相变处理中锰钢的力学性能500100015002000250001020304050601st Generation Steel2nd Generation Steel Rm*A-Rm TGsteel TGTisteel QPsteelRm*A(GPa%)Rm,Tensile stress (MPa)05001000

11、150020000100200300400X150X50X100 CVRT-Rp0.2 TGsteel TGTisteel QPsteel CV40-Rp0.2 TGsteel TGTisteel QPsteelCV, Charpy impact energy (J)Rp0.2, Yield stress (MPa)0.000.150.300.450.6002004006008001000 E, Engineering strainE, Engineering stress,MPa TG5 1m 5m 10m 30m 1h 3h 6h 12h 144h0.00.10.20.30.4050010

12、001500 E, Engineering stress (MPa)E, Engineering strain 0.2C-7MnAustenisation 750OC 650OC编辑ppt中锰钢形变过程中的TRIP效应010203040020406080 , Dislocation density (1014/m2)fM, Martensitic fraction (%) 100OC 50OC 25OC -40OC -80OCDeformation structure (A-M) and dislocationDislocation density in BCC phase measured

13、by XRD编辑pptAustenite fraction measured by XRD in as annealed states and as-defformed states of ART-annealed steel4060801001200.02.0k4.0k6.0k8.0k (311)(211)(220)(200)(200)(110)(111)Intensity (counts)2, (Degrs)Tensile strain 0% 6.7% 13.3% 20% 26.7% 33.3% 40%1101001000015304560 f, Austenite fraction(%)

14、t, Annealling time (min) TG4675OC TG5650OC4060801001200.02.0k4.0k6.0k8.0k(311)(211)(220)(200)(200)(110)(111) Intensity (counts)2, degrsTG5650OC A C E G I K 0.000.150.300.450.60010203040T, True tensile strainf, austenite volume fraction(%) Tensile100OC Tensile50OC Tensile25OC Tensile-40OC Tensile-80O

15、C Austenite fraction as a function of ART-annealing timeAustenite fraction dependence on tensile strain编辑pptTGTG钢研究现状钢研究现状- -实验室实验室编辑ppt第三代汽车钢的工业化试制钢研与太钢合作第三代汽车钢工艺生产流程图炼钢连铸热轧卷罩退卷编辑ppt工业试制第三代汽车钢性能工业热轧罩退卷性能Rm750MPa-A43%RmxA30GPa%工业冷轧板退火后性能Rm830MPa-A41%RmxA30GPa%热轧和冷轧退火中锰钢都达到了强塑积超过热轧和冷轧退火中锰钢都达到了强塑积超过30

16、GPa%的预定目标，标志着第三的预定目标，标志着第三代汽车钢的成功研发与工业试制！代汽车钢的成功研发与工业试制！编辑ppt第三代汽车钢的成形性能测试编辑ppt第三代汽车钢的焊接性能测试Spot weldingLaser weldingLaser weldingRm/MPaRp0.2/MPaA/%Agt/%73555034.525Shear strength after spot welding/MPaTG steels341.7381.3 334.8298.8traditional183编辑ppt第三代汽车钢课题合作情况 上海交通大学：奥氏体逆转变机理研究 一汽：汽车钢成型工艺研究： 湖南大学：汽车钢成型工艺研究 华中理工大学：汽车钢成型工艺的模拟研究 太原钢铁公司：第三代汽车钢的工业试制第三代汽车钢的成功研发、工业试制和应用，需要感谢以上合作单位的努力第三代汽车钢的成功研发、工业试制和应用，需要感谢以上合作单位的努力和支持。未来发展的应用任重而道远，更需要我们更多的研发单位、钢铁企和支