CN110343958A - 一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板，其化学成分的质量百分含量包括：C：0.16‑0.18％，Si：0.35‑0.45％，Mn：1.45‑1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，其余为铁和不可避免的杂质。本发明制备的钢板具有适当的强度、良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能等特点，其力学性能和工艺性能满足屈服强度≥410MPa，抗拉强度≥590MPa，屈强比≤0.7，适用于具有良好耐疲劳要求的汽车桥壳等汽车承载部件。

Description

一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板及其制备方法

技术领域

本发明属于高强钢生产技术领域，具体涉及一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板及其制备方法，尤其涉及一种具有高强度、良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能，主要用于要求良好成型加工性能并有高强度、耐疲劳要求的汽车桥壳等汽车承载部件的卷板及其制备方法。

背景技术

由于环境压力及资源的短缺，轻量化已成为汽车工业可持续发展的一个重要课题，轻量化已被证明是汽车“节能减排”的关键技术路线。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。实验证明，若汽车整车重量降低10％，燃油效率可提高6％～8％，油耗可降低约7％。纵观我国能源短缺、道路超载及运输效率低等现状，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已不仅成为我国汽车工业发展的当务之急，也成为世界汽车发展的潮流。在专用汽车行业，应用高强度钢板可以使得整车的强度得到大幅度提高，板厚也得以有效减薄，显著的减轻整车重量，提高负载，提高车辆的使用寿命，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，与传统的普通钢板相比拥有无可比拟的优势。

桥壳是汽车行驶系统的主要构件之一，在使用过程中，它支承车架及车架以后的各总成重量，是重要的承载部件，壳体冲压成型时要承受很大的弯曲和膨胀塑性变形，冲压成型后的壳体需要经过焊接组合成桥，同时它保护传动系统中的各部件。中、重型卡车市场对包括驱动桥在内的各总成的要求也相应提高，汽车驱动桥壳用钢要求产品有足够的强度、刚度和良好的冷弯及拉延成型性，以及优异的焊接性能。

吴菊环等人(吴菊环等，490MPa级汽车桥壳用热轧高强度钢板研制，柳钢科技)在1450mm热轧生产线通过添加微合金元素Nb、Ti以促进碳氮化物析出，利用其析出强化作用，使材料的强度得到提升，生产的抗拉强度490MPa级汽车桥壳用热轧高强度钢板满足用户要求，但是设计出的钢板屈强比比较高，不利于钢板冲压成型。王明娣(王明娣，Q345B汽车桥壳专用板的优化设计，金属热处理，2011年第9期)优化设计了Q345B钢板化学成分，并对其冶炼、轧钢工艺进行精确控制，生产Q345B汽车桥壳专用板满足用户需求，该成分设计下屈服强度355～370MPa，抗拉强度515～535MPa，由于强度不高导致设计桥壳的厚度减薄量受到限制。王绍松等人(王绍松等，汽车桥壳用DQK415钢板的工艺研究，宽厚板，2010年第6期)根据汽车桥壳用钢的使用特点进行成分设计，添加Nb、Ti微合金元素，在2700mm中板轧机上通过控轧控冷工艺，使材料的各项性能满足技术要求，但设计试制出的钢板的-20℃低温冲击韧性较低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C：0.16-0.18％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.45-1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，其余为铁和不可避免的杂质。

上述汽车桥壳用卷板的显微组织为铁素体+珠光体，力学性能和工艺性能满足屈服强度≥410MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率A≥24％，-20℃冲击功≥188J，屈强比≤0.7。

本发明另一方面提供了上述抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板的制备方法，包括以下步骤：

第一步：冶炼—连铸段生产工艺流程

包括铁水预处理—转炉—LF炉—铸机，其中供铸机钢水成分为C：0.16-0.18％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.45-1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，其余为铁和不可避免的杂质；

第二步：连铸坯加热

加热过程控制在炉时间180～240min，出炉温度1160±20℃；

第三步：轧制

轧制包括粗轧和精轧，粗轧采用2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，采用两阶段控制轧制工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，其中精轧的开轧温度≥950℃，精轧终轧温度为860～870℃；

第四步：冷却

控制轧制结束后，钢板进入层流冷却区域，采用前段冷却模式，卷取温度为550～570℃。

基于以上技术方案提供的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板及其制备方法，通过合理的成分设计，尤其是其中C-Si-Mn成分设计，以中碳锰钢为基础，添加硅元素，严格控制P、S有害元素，且在轧制阶段采用较低的卷取温度(550～570℃)，获得的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板的显微组织为铁素体+珠光体，晶粒度约10～11级，其力学性能和工艺性能满足屈服强度≥410MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率A≥24％，冷弯d＝0.5a，-20℃冲击功≥188J，屈强比≤0.7。因此该500MPa级汽车桥壳用卷板具有适当的强度、良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能等特点，适用于具有良好耐疲劳要求的汽车桥壳等汽车承载部件。

本发明采用通过合理的化学成分设计，选择使用较低的卷取温度，最终获得的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板具有优良的产品性能，其具有适当的强度、良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能，可大规模应用于重型商用车制造。

附图说明

图1为本发明实施例2制备得到的钢板的金相组织图；

图2为本发明实施例2制备得到的钢板的冷弯照片。

具体实施方式

在一个实施方式中，本发明提供一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板，其化学成分按重量百分比为C：0.16-0.18％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.45-1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，余量为Fe和不可避免的杂质。

在另一个实施方式中，本发明提供一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板的制备方法，具体包括以下步骤：

第一步：冶炼—连铸段生产工艺流程，其依次为：铁水预处理—转炉—LF炉—铸机。炼钢过程添加适量的Si，Mn元素，在提高强度的同时保持良好的冲压性能和焊接性能，呈现出良好的强度和塑性平衡；第二步：连铸坯加热，加热过程控制在炉时间180～240min，出炉温度1160±20℃；第三步：轧制，轧制包括粗轧和精轧，采用两阶段控制轧制工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，控制精轧的开轧温度≥950℃，粗轧采用3+5模式2机架轧机粗轧，精轧终轧温度为860～870℃，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧；和第四步：冷却和卷取，控制轧制结束后，钢板进入层流冷却区域，采用前段冷却模式，冷却速度为28～30℃，采用较低的卷取温度为550～570℃。

基于以上制备方法，在2250mm热轧生产线采用控制轧制控制冷却工艺获得了以细小铁素体和珠光体为主的金相组织，从而具有适当的强度、良好的成型性能、低温韧性和疲劳性能等特点，适用于具有良好耐疲劳要求的汽车桥壳等汽车承载部件。应用于重型商用车制造，迈出开发桥壳钢卷板系列产品第一步，实现了小批量生产，迎合了市场需求，具有良好的推广应用前景。

通过以下具体实施方式详细说明本发明。

实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，实施例将有助于理解本发明，但不应作为对本发明的限制。

实施例1

将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，废钢加入转炉，转炉出钢温度≥1620℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF精炼工序，根据钢水成分加入铝铁、锰铁、硅铁等合金调整到目标成分。LF处理结束后进行Ca处理，Ca处理后保证软吹时间大于8min。按下表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1169℃，加热时间为180min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1005℃，精轧终轧温度为860℃。层流冷却采用前段冷却，冷却速度30℃/s，卷取温度为550℃，成品厚度为14mm。

实施例2

将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，废钢加入转炉，转炉出钢温度≥1620℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF精炼工序，根据钢水成分加入铝铁、锰铁、硅铁等合金调整到目标成分。LF处理结束后进行Ca处理，Ca处理后保证软吹时间大于8min。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1165℃，加热时间为220min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1010℃，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用前段冷却，冷却速度30℃/s，卷取温度为560℃，成品厚度为14mm。图1为本实施例制备的钢带的典型显微组织图，由该图可知，显微组织为铁素体和少量珠光体，晶粒度约11级。图2示出了该实施例制备得到的钢带的冷弯照片，可见制备得到的钢带具有良好的力学性能。

实施例3

将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，废钢加入转炉，转炉出钢温度≥1620℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF精炼工序，根据钢水成分加入铝铁、锰铁、硅铁等合金调整到目标成分。LF处理结束后进行Ca处理，Ca处理后保证软吹时间大于8min。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1174℃，加热时间为240min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1015℃，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用前段冷却，冷却速度28℃/s，卷取温度为570℃，成品厚度为14mm。

对比例1

将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，废钢加入转炉，转炉出钢温度≥1620℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF精炼工序，根据钢水成分加入铝铁、锰铁、硅铁等合金调整到目标成分。LF处理结束后进行Ca处理，Ca处理后保证软吹时间大于8min。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1174℃，加热时间为240min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1015℃，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用前段冷却，冷却速度28℃/s，卷取温度为590℃，成品厚度为14mm。

对比例2

将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，废钢加入转炉，转炉出钢温度≥1620℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF精炼工序，根据钢水成分加入铝铁、锰铁、硅铁等合金调整到目标成分。LF处理结束后进行Ca处理，Ca处理后保证软吹时间大于8min。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1174℃，加热时间为240min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1015℃，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用前段冷却，冷却速度28℃/s，卷取温度为600℃，成品厚度为14mm。

对比例3

将铁水进行脱硫预处理，采用顶底复吹转炉冶炼使铁水脱碳、脱磷得到钢水，废钢加入转炉，转炉出钢温度≥1620℃。然后将转炉冶炼后钢水进行LF精炼工序，根据钢水成分加入铝铁、锰铁、硅铁等合金调整到目标成分。LF处理结束后进行Ca处理，Ca处理后保证软吹时间大于8min。按表1所示的化学成分冶炼，板坯连铸过热度25℃。之后进行板坯清理、缓冷，及连铸坯质量检查。板坯加热温度为1174℃，加热时间为240min，将加热后的板坯进行高压水除磷。通过定宽压力机定宽，采用2机架粗轧，7机架CVC精轧。精轧开轧温度1015℃，精轧终轧温度为870℃。层流冷却采用前段冷却，冷却速度28℃/s，卷取温度为620℃，成品厚度为14mm。

表1本发明实施例1～3和对比例1～3的化学成分(wt％)

实施例	C	Si	Mn	P	S	Alt
							1	0.160	0.45	1.60	0.013	0.002	0.020
2	0.170	0.38	1.50	0.009	0.002	0.033
							3	0.180	0.35	1.45	0.017	0.002	0.050
对比例1	0.160	0.20	1.55	0.010	0.002	0.030
							对比例2	0.160	0.40	1.60	0.009	0.002	0.023
对比例3	0.180	0.38	1.45	0.015	0.002	0.040

对本发明实施例1～3和对比例1～3制备得到的钢板进行力学性能检验，检验结果见下表2。

表2本发明实施例1～3和对比例1～3的钢板的力学性能

由上表1和表2数据可知，本发明通过合理的成分设计，规定了其中C：0.16-0.18％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.45-1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，在2250mm热轧生产线采用控制轧制控制冷却工艺获得一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板，其中图1和图2分别示出了本发明实施例2制备得到的钢板的金相组织图和冷弯照片，可见本发明得到的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板的显微组织是以细小铁素体和珠光体为主的金相组织，并且具有优良的韧性。

本发明采用较低的卷取温度(550-570℃)，虽然制备得到的钢板的屈服强度比较高卷取温度下制备得到的钢板的屈服强度较低，但是在屈强比以及-20℃冲击功的性能上，都显著优于较高卷取温度下制备得到的钢板。本发明制备得到的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板的力学性能和工艺性能满足屈服强度≥410MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率A≥24％，冷弯d＝0.5a，具有良好的-20℃纵向冲击功≥188J，屈强比≤0.7。可见本发明制备得到的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板具有优良的力学性能，尤其是其低温韧性，同时具有良好的耐疲劳性能，可适用于具有良好耐疲劳要求的汽车桥壳等汽车承载部件，具有良好的推广应用前景。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板，其特征在于，其材料的化学成分的质量百分含量包括：C：0.16-0.18％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.45-1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，其余为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的汽车桥壳用卷板，其特征在于，所述汽车桥壳用卷板的显微组织为铁素体+珠光体，力学性能和工艺性能满足屈服强度≥410MPa，抗拉强度≥590MPa，延伸率A≥24％，-20℃冲击功≥188J，屈强比≤0.7。

3.权利要求1或2所述的抗拉强度500MPa级汽车桥壳用卷板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：冶炼—连铸段生产工艺流程

包括铁水预处理—转炉—LF炉—铸机，其中供铸机钢水成分为C：0.16-0.18％，Si：0.35-0.45％，Mn：1.45-1.60％，P：≤0.017％，S≤0.005％，Alt：0.020～0.050，其余为铁和不可避免的杂质；

第二步：连铸坯加热

加热过程控制在炉时间180～240min，出炉温度1160±20℃；

第三步：轧制

轧制包括粗轧和精轧，粗轧采用2机架轧机粗轧，精轧采用7机架连续变凸度轧机精轧，采用两阶段控制轧制工艺，即奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未再结晶区轧制，其中精轧的开轧温度≥950℃，精轧终轧温度为860～870℃；

第四步：冷却

控制轧制结束后，钢板进入层流冷却区域，采用前段冷却模式，卷取温度为550～570℃。