CN104928596A - 一种高强度汽车车架及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强度汽车车架，所述汽车车架采用奥氏体不锈钢制成，通过对奥氏体不锈钢成分和微观结构的改进，以及制备方法和热处理方法的改进，使得其抗拉强度得到大幅度提高的同时脆性性能得到有效改善，硬度也得到大幅度的提高。

Description

一种高强度汽车车架及其制造方法

技术领域

本发明属于汽车零部件领域，特别是涉及一种高强度汽车车架及其制造方法。

背景技术

汽车车架是汽车底盘及汽车的基础构件，传统的汽车车架一般是采用非承载式车身结构，即采用左、右纵梁和若干横梁铆接或焊接构成载重底盘，把发动机、各主要总成连接成一整体，这种车架一般都是布置在车身的最底部，上面很多的横纵梁构成一个矩形结构；重型汽车车架作为整车的基件和主要受力部件是连接其他总成及零部件的载体，在使用过程中不仅要承受各种装置载荷，还要承受来自车内外的各种载荷，以及道路凹凸造成的复杂的冲击载荷。

现有汽车车架有些采用奥氏体不锈钢材质，但是其强度一般为1000MPa左右，难以满足汽车使用者对安全的要求，并且其具有一定的冷脆性，因此亟需开发一种成本相对较低的，强度较高，且具有一定硬度和抗冷脆性的高强度汽车车架。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种高强度汽车车架。

本发明的目的之二在于提出一种高强度汽车车架的制备方法。

具体通过如下技术手段实现：

一种高强度汽车车架，所述汽车车架采用奥氏体不锈钢制成，所述奥氏体不锈钢化学成分重量百分比为：C：0.02~0.12%，Si：0.5~0.9%，Mn：8~9%%，Cr：11~14%，Ni：2.2~2.8%，N：0.08~0.15%，Nb：0.08~0.15%，Ti：0.06~0.1%，Zr：0.02~0.08%，Y：0.05~0.1%，P<0.03%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述汽车车架的表面至表面以下1mm的纵截面处，奥氏体晶粒粒径为12~20μm的体积百分比为80%以上，所述汽车车架各部位中心处纵截面的直径2mm面积内，奥氏体晶粒粒径为22~30μm的体积百分比为40~60%，奥氏体晶粒粒径大于30μm的体积百分比在10%以下；

所述汽车车架的抗拉强度为1100~1300MPa，延伸率为29~32%。

所述奥氏体不锈钢表面至表面以下1mm的纵截面处，碳氮化物析出物的体积百分比含量为1%以下。

前述高强度汽车车架的制造方法，包括如下步骤：

1）按照权利要求1的化学成分经转炉冶炼，AOD精炼，RH精炼后连铸得到高强度汽车车架的坯料；

2）将步骤1）得到的坯料再加热到1200~1215℃进行热轧，轧制道次为6~8道次，开轧温度为1160~1190℃，终轧温度为850~890℃，热轧之后以20~80℃/s的速度冷却到400~420℃后，再空冷至室温；

3）将步骤2）得到的热轧板在1000~1100℃进行固溶处理，固溶处理时间为1~1.5小时；

4）将步骤3）得到的热轧板进行冷轧，冷轧到汽车车架所需厚度；

5）对冷轧得到的半成品进行汽车车架的成型步骤，形成汽车车架半成品；

6）对成型之后的汽车车架加热到750~890℃，保温5~10min后，浸入淬火剂中直接淬冷，淬冷到180~200℃结束淬冷处理；

7）对淬冷之后的汽车车架半成品进行回火处理，回火加热温度为450~600℃，保温20~90min后空冷；

8）将回火之后的汽车车架半成品置入深冷箱，在-100~-120℃的温度下深冷处理20~30min后恢复至室温；

9）对深冷处理之后的汽车车架半成品进行180~220℃的低温回火，回火保温时间为20~50min，之后空冷，得到该高强度汽车车架成品。

本发明的效果在于：

1，通过对汽车车架的奥氏体不锈钢的成分进行改进，通过对Y和Zr的添加和含量限定，使得奥氏体不锈钢的微观结构中晶粒得到大幅度细化，强度得到大幅度提高；

2，通过对汽车车架的奥氏体不锈钢的微观结构进行限定，使得其在强度大幅度提高的情况下，冷脆性得到相应改善，通过对不同位置的微观结构进行具体改进，使得不同部位的性能具有差别化；

3，通过对汽车车架热处理进行改进，使得其强度得到大幅度提高，并且通过回火之后的深冷处理使得冷脆性得到了相应改善；

4，通过对深冷处理之后的低温回火处理，使得组织更加均匀，在冷脆性得到改善的同时对强度和硬度也进行了改善。

具体实施方式

实施例1

一种高强度汽车车架，所述汽车车架采用奥氏体不锈钢制成，所述奥氏体不锈钢化学成分重量百分比为：C：0.04%，Si：0.62%，Mn：8.2%%，Cr：12%，Ni：2.6%，N：0.09%，Nb：0.09%，Ti：0.08%，Zr：0.051%，Y：0.08%，P：0.01%，S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述汽车车架的表面至表面以下1mm的纵截面处，奥氏体晶粒粒径为12~20μm的体积百分比为91%，所述汽车车架各部位中心处纵截面的直径2mm面积内，奥氏体晶粒粒径为22~30μm的体积百分比为52%，奥氏体晶粒粒径大于30μm的体积百分比为3%；所述汽车车架的抗拉强度为1258MPa，延伸率为31%，所述奥氏体不锈钢表面至表面以下1mm的纵截面处，碳氮化物析出物的体积百分比含量为0.3%。

实施例2

高强度汽车车架的制造方法，包括如下步骤：

1）按照实施例1的化学成分经转炉冶炼，AOD精炼，RH精炼后连铸得到高强度汽车车架的坯料；

2）将步骤1）得到的坯料再加热到1210℃进行热轧，轧制道次为7道次，开轧温度为1182℃，终轧温度为862℃，热轧之后以51℃/s的速度冷却到410℃后，再空冷至室温；

3）将步骤2）得到的热轧板在1052℃进行固溶处理，固溶处理时间为1.2小时；

4）将步骤3）得到的热轧板进行冷轧，冷轧到汽车车架所需厚度；

5）对冷轧得到的半成品进行汽车车架的成型步骤，形成汽车车架半成品；

6）对成型之后的汽车车架加热到790℃，保温8min后，浸入淬火剂中直接淬冷，淬冷到190℃结束淬冷处理；

7）对淬冷之后的汽车车架半成品进行回火处理，回火加热温度为500℃，保温63min后空冷；

8）将回火之后的汽车车架半成品置入深冷箱，在-112℃的温度下深冷处理26min后恢复至室温；

9）对深冷处理之后的汽车车架半成品进行192℃的低温回火，回火保温时间为32min，之后空冷，得到该高强度汽车车架成品。

Claims (3)

1. 一种高强度汽车车架，其特征在于，所述汽车车架采用奥氏体不锈钢制成，所述奥氏体不锈钢化学成分重量百分比为：C：0.02~0.12%，Si：0.5~0.9%，Mn：8~9%%，Cr：11~14%，Ni：2.2~2.8%，N：0.08~0.15%，Nb：0.08~0.15%，Ti：0.06~0.1%，Zr：0.02~0.08%，Y：0.05~0.1%，P<0.03%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；

所述汽车车架的表面至表面以下1mm的纵截面处，奥氏体晶粒粒径为12~20μm的体积百分比为80%以上，所述汽车车架各部位中心处纵截面的直径2mm面积内，奥氏体晶粒粒径为22~30μm的体积百分比为40~60%，奥氏体晶粒粒径大于30μm的体积百分比在10%以下；

所述汽车车架的抗拉强度为1100~1300MPa，延伸率为29~32%。

2. 根据权利要求1所述的高强度汽车车架，其特征在于，所述奥氏体不锈钢表面至表面以下1mm的纵截面处，碳氮化物析出物的体积百分比含量为1%以下。

3. 权利要求1所述高强度汽车车架的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）按照权利要求1的化学成分经转炉冶炼，AOD精炼，RH精炼后连铸得到高强度汽车车架的坯料；

2）将步骤1）得到的坯料再加热到1200~1215℃进行热轧，轧制道次为6~8道次，开轧温度为1160~1190℃，终轧温度为850~890℃，热轧之后以20~80℃/s的速度冷却到400~420℃后，再空冷至室温；

3）将步骤2）得到的得到的热轧板在1000~1100℃进行固溶处理，固溶处理时间为1~1.5小时；

4）将步骤3）得到的热轧板进行冷轧，冷轧到汽车车架所需厚度；

5）对冷轧得到的半成品进行汽车车架的成型步骤，形成汽车车架半成品；

6）对成型之后的汽车车架加热到750~890℃，保温5~10min后，浸入淬火剂中直接淬冷，淬冷到180~200℃结束淬冷处理；

7）对淬冷之后的汽车车架半成品进行回火处理，回火加热温度为450~600℃，保温20~90min后空冷；

8）将回火之后的汽车车架半成品置入深冷箱，在-100~-120℃的温度下深冷处理20~30min后恢复至室温；

9）对深冷处理之后的汽车车架半成品进行180~220℃的低温回火，回火保温时间为20~50min，之后空冷，得到该高强度汽车车架成品。