CN104213019B

CN104213019B - 一种600MPa级汽车桥壳钢及其生产方法

Info

Publication number: CN104213019B
Application number: CN201410432234.3A
Authority: CN
Inventors: 潘辉; 李飞; 王全礼; 朱国森; 周娜; 郭佳; 王伦; 姚志强; 吴科敏
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: CN104213019A

Abstract

本发明公开了一种600MPa级汽车桥壳钢及其生产方法，成分组成为(重量百分比)：C：0.21％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1。本发明设计准确的V、N含量及控轧控冷工艺窗口，生产出600MPa级汽车桥壳用热轧带钢，钢卷具有良好的强度和韧性，同时可保证800℃以上热成形后桥壳的各项力学性能指标。本发明提供方法可用于生产汽车桥壳，有效实现材料厚度的减薄，在保证车辆安全的前提下可有效实现轻量化。

Description

一种600MPa级汽车桥壳钢及其生产方法

技术领域

本申请涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种600MPa级汽车桥壳钢及其生产方法。

背景技术

汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为汽车工业发展的当务之急及发展的潮流。特别是在大型客车、重卡和专用车、半挂车行业,将更高强度的材料应用于汽车部件，可以显著的减轻整车重量，提高负载，提高车辆构件的使用寿命，给物流公司带来的好处是提高运输效率，大幅降低物流成本，节能减排社会效益显著。

汽车桥壳，是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件。桥壳具体有如下功用：1、和从动桥一起承受汽车质量。2、使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定。3、汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩，并通过悬架传给车架。对于汽车桥壳钢，以钢板做为原料冲压成型，厚度一般大于10mm的钢板，为保护冲压模具，大多采用热成形方式，即将钢板加热到800℃-850℃范围内保温一段时间后在较高的温度冲压成型，后空冷至室温。

现有汽车桥壳生产企业及生产技术普遍采用Q345B低合金钢为材料。但是，目前在原材料及其生产技术方面，现有生产技术还有以下几方面不足：

强度级别偏低，不利于材料减薄和车辆减重。国内目前普遍采用Q345B进行热成形汽车桥壳的生产，材料强度级别低，厚度较厚，无法实现车辆减重。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种600MPa级汽车桥壳钢及其生产方法，针对热成形桥壳生产方式，对桥壳钢材料的化学成分及生产技术进行研究，确定了采用低成本中高C、高Si、高V、高N强化的基本思路，结合使用准确的控轧控冷温度，控制钢卷的组织和析出状态，生产出了600MPa级汽车桥壳钢，使其在热成形后材料强度依然可以达到600MPa。

本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种600MPa级汽车桥壳钢，成分组成为(重量百分比)：C：0.21％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1。

本发明提供了一种如上述方案中所述的600MPa级汽车桥壳钢的生产方法，包括：进行转炉冶炼，真空处理，连铸后得到铸坯，所述铸坯的成分组成为(重量百分比)：C：0.21％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1；将所述铸坯在加热炉内加热至1150℃～1220℃，加热时间为180分钟以上；进行粗轧，轧制道次为6-8道；进行连续精轧，轧制道次为6或7道，控制精轧入口温度为950℃～990℃，终轧温度为800℃～840℃；采用前段冷却模式进行层流冷却，开冷温度不低于780℃；进行卷取，卷取温度为540℃～560℃。

本发明主要合金元素作用说明：

碳：碳是提高材料强度最经济有效的元素，C在钢卷中与V结合，产生一定的析出强化效果。同时，采用较高的C可显著的提高材料的热成形后的强度。如C含量设计偏低，热成形后强度下降；如C含量设计偏高，易引起中心偏析及焊接开裂等问题，因此，本发明确定采用的碳含量设定范围为0.21％～0.26％。

硅：硅为固溶强化元素，有利于提高母材和热成形后材料的强度，由于汽车桥壳用钢热成形后会进行表面喷丸处理，因此钢板表面由高Si引起的薄层红锈可去除。如Si含量设计偏低，材料强度下降，但Si含量也不宜设计过高，避免出现材料脆性。因此，本发明添加硅含量为0.51％-0.6％。

锰：锰具有固溶强化作用，是提高材料强度重要元素之一，但锰含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能。对于汽车桥壳用钢应减轻中心偏析，避免钢板分层开裂，因此将Mn上限设定为1.5％，本发明添加锰含量为1.1％～1.5％。

硫和磷：硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响。本发明限定了硫含量应控制在0.01％以内，磷含量应控制在0.02％以内。

铝：铝为脱氧元素，同时具有一定的晶粒细化效果。本发明限定了铝含量为0.01％～0.06％。

V(钒)：充分利用V的析出强化效果提高热成形前后材料的强度。本发明添加0.05％～0.06％的V配合合适的生产工艺，在钢卷中得到一定数量的VC(VN)析出，提高母材性能,同时可细化热成形晶粒粗化，提高桥壳强度。在热成形冷却过程中析出一部分V也会起到一定的析出强化效果。

N：一般认为，氮含量过高会严重恶化材料的塑性和韧性，但针对材料的热成形用途，本专利中仍添加较多含量的N元素，目的是保证在热成形过程中有足够的N与V结合，形成VN析出起到细化晶粒及提高强度的作用。通过大量试验室研究，将N含量控制在120ppm-180ppm范围内，进一步保证V：N≤5：1；钢卷和热成形后桥壳的各项力学性能均可满足技术条件要求。因此，本发明限定氮含量范围为0.012％-0.018％。

通过一个或者多个技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明生产的600MPa级汽车桥壳钢，成分组成为(重量百分比)：C：0.21％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1，采用了一种低合金成本成分体系：中高含量的碳、较低的锰含量，不添加Nb、Mo、Ni、Cu、Cr等贵重合金元素，充分利用V、N的析出强化效果，保证V：N≤5：1；结合合适的控轧控冷工艺控制钢卷的组织和析出，保证钢卷中V析出量≤0.01％，从而保证热成形中有大量的V、N析出，提高热成形后材料力学性能。

本发明采用的生产工艺控制要点为，冶炼过程严格控制P、S含量，保证铸坯质量。轧制过程严格控制各控轧控冷工艺参数。

本发明铸坯加热时，采用的加热温度为1150℃～1220℃，保温时间大于180分钟，采用较低的加热温度的目的在于在本温度范围内可得到相对细小的奥氏体，同时已可满足添加合金元素的回溶和均匀化；当加热温度低于1150℃时，合金元素不能完全回溶和均匀化，降低最终材料的强度；当加热温度大于1220℃时，不利于后续热连轧连续轧制温度控制，相变后组织粗化，材料的塑性和韧性大幅降低。

采用两阶段控制轧制，精轧过程需按照成品厚度规格严格控制精轧入口温度为950℃～990℃，终轧温度为800℃～840℃；较低的轧制温度有利于得到均匀细小的晶粒，避免出现混晶组织，提高材料的强度和塑韧性。通过采用低温控轧，较为均匀细小的奥氏体晶粒相变后得到细化的组织，原材料的组织状态对热成形后材料的最终组织状态具有遗传性，从而可提高最终桥壳产品的各项力学性能。

钢带出精轧后采用前段冷却模式进行层流冷却，开冷温度不低于780℃，一方面有利于加强相变后的组织强化，另一方面有利于避免V在较高的温度析出，影响之后的强化效果；本发明采用的目标卷取温度为540℃～560℃，采用较低的卷取温度是得到良好屈服强度和抗拉强度以及延伸率和冲击韧性，同时可有效的抑制钢卷中的V的析出，保留一定量固溶的V在后续热成形过程中析出以提高强度。

综上所述，本发明采用低成本成分设计，充分发挥细晶强化、析出强化等强化效果，设计准确的V、N含量及控轧控冷工艺窗口，生产出600MPa级汽车桥壳用热轧带钢，钢卷具有良好的强度和韧性，同时可保证800℃以上热成形后桥壳的各项力学性能指标。本发明提供方法可用于生产汽车桥壳，有效实现材料厚度的减薄，在保证车辆安全的前提下可有效实现轻量化。

附图说明

图1为本发明实施例中600MPa级汽车桥壳钢生产方法的流程图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

本发明实施例采用220吨转炉冶炼，2250热连轧生产线进行轧制，目标桥壳钢厚度为10mm-16mm。

实施例一：

在实际应用中，根据钢种类型的不同，具有不同的成分含量，下面请参看表1，是不同钢种的成分表。

为了更好地说明和解释本发明，表1中将对比例(现有钢种)的成分，和发明例(本发明涉及的钢种)成分罗列出来进行对比。

表1

钢种编号	C	Si	Mn	P	S	Alt	V	Nb	Ti	N	备注
												A	0.15	0.35	1.45	0.018	0.006	0.025	0.035	0.02	0	0.005	对比例
B	0.08	0.20	1.40	0.011	0.002	0.035	0	0	0.07	0.004	对比例
												C	0.21	0.52	1.25	0.013	0.004	0.038	0.053	0	0	0.012	发明例
D	0.21	0.54	1.35	0.012	0.003	0.032	0.056	0	0	0.014	发明例
												E	0.25	0.56	1.40	0.013	0.004	0.042	0.055	0	0	0.013	发明例
F	0.22	0.58	1.30	0.010	0.004	0.036	0.052	0	0	0.015	发明例
												G	0.24	0.51	1.50	0.012	0.002	0.035	0.060	0	0	0.012	发明例
H	0.26	0.53	1.45	0.013	0.004	0.041	0.058	0	0	0.014	发明例
												I	0.23	0.60	1.10	0.010	0.003	0.035	0.051	0	0	0.015	发明例
J	0.24	0.55	1.20	0.011	0.003	0.037	0.057	0	0	0.016	发明例

实施例二：

本发明提供的一种600MPa级汽车桥壳钢的生产方法，下面请参看图1，为本申请实施例中具体的生产方式的流程图，具体如下。

S101，进行转炉冶炼，真空处理，连铸后得到铸坯。

所述铸坯的成分组成为(重量百分比)：C：0.21％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1。

S102，将所述铸坯在加热炉内加热至1150℃～1220℃，加热时间为180分钟以上。

S103，进行粗轧，轧制道次为6-8道。

S104，进行连续精轧，轧制道次为6或7道，控制精轧入口温度为950℃～990℃，终轧温度为800℃～840℃。

S105，采用前段冷却模式进行层流冷却，从第一组打开层流冷却水，开冷温度不低于780℃。

S106，进行卷取，卷取温度为540℃～560℃。

在实际应用中，根据钢种的不同，在制作工艺上具有不同的实施条件，具体请参看表2和表3，表2和表3是不同钢种各自的锻造条件以及力学性能。

为了更好地说明和解释本发明，表2和表3中将对比例(现有钢种)的锻造条件以及力学性能，和发明例(本发明涉及的钢种)的锻造条件以及力学性能罗列出来进行对比。

表2

表3

通过本发明的一个或者多个实施例，本发明的有益效果如下：

本发明在冶炼过程严格控制P、S含量，保证铸坯质量。轧制过程严格控制各控轧控冷工艺参数。

钢带出精轧后采用前段冷却模式进行层流冷却，一方面有利于加强相变后的组织强化，另一方面有利于避免V在较高的温度析出，影响之后的强化效果；本发明采用的目标卷取温度为540℃～560℃，采用较低的卷取温度是得到良好屈服强度和抗拉强度以及延伸率和冲击韧性，同时可有效的抑制钢卷中的V的析出，保留一定量固溶的V在后续热成形过程中析出以提高强度。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种600MPa级汽车桥壳钢，其特征在于，成分组成为(重量百分比)：

C：0.23％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1。

2.一种如权利要求1中所述的600MPa级汽车桥壳钢的生产方法，包括：

进行转炉冶炼，真空处理，连铸后得到铸坯，所述铸坯的成分组成为(重量百分比)：C：0.21％-0.26％；Si：0.51％-0.6％；Mn：1.1％～1.5％；Al：0.01％～0.06％；P：≤0.02％；S：≤0.01％；V：0.05％-0.06％；N：0.012％-0.016％；其余为Fe及不可避免杂质，其中，V：N≤5：1；

将所述铸坯在加热炉内加热至1150℃～1220℃，加热时间为180分钟以上；

进行粗轧，轧制道次为6-8道；

进行连续精轧，轧制道次为6或7道，控制精轧入口温度为950℃～990℃，终轧温度为800℃～840℃；

采用前段冷却模式进行层流冷却，开冷温度不低于780℃；

进行卷取，卷取温度为540℃～560℃。