專利名稱：13噸級車橋橋殼用鋼及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及牽引車用鋼及生產(chǎn)方法，具體地說是13噸級車橋橋殼用鋼及生產(chǎn)方法。
背景技術：
車橋是整是汽車行駛系統(tǒng)的主要構件之一，它支撐車架及車架以后的各總成重量，同時它保護傳動系統(tǒng)中的各部件。在車橋行業(yè)的橋殼制造領域，有沖焊橋殼與鑄造橋殼兩種截然不同的產(chǎn)品制造方法。隨著橋殼制造技術的發(fā)展和汽車減重節(jié)能的需要，特別是對于載重汽車的驅(qū)動橋殼，已使用12 16mm厚度的熱連軋鋼板制作沖焊橋殼，取代了制作工藝復雜、生產(chǎn)效率偏低、笨重、成本較高的鑄造橋殼體。在載重汽車驅(qū)動橋殼的制作方面，其橋殼體的形狀和結構特點決定了所用材料要求強度高、沖壓成形性好并具有良好的焊接性能。熱壓成形工藝流程為切割下料(氣割)一中頻加熱C3min、900°C )—熱壓成形一清洗(去油)一噴丸一焊接。冷壓成形工藝是在熱壓成形工藝中省去沖前預熱工序，降低了能耗和減輕了模具的熱疲勞損傷。兩件沖壓成形的殼體經(jīng)焊接組合成后橋。殼體沖壓成形時，鋼板要承受很大的彎曲和臌脹塑性變形，因此要求鋼板具有良好的沖壓成形性能和較高的延伸率。由于組成載重汽車后橋需要經(jīng)過焊接工序，因此要求鋼板的焊接性能良好，同時由于受載，焊縫及熱影響區(qū)要求有較高的強度和韌性，從而保證汽車的安全與可靠。如果鋼板能夠?qū)崿F(xiàn)冷沖壓成形，可進一步降低生產(chǎn)成本，大大提高后橋總成的疲勞壽命；并且由于現(xiàn)有替代技術的含碳量相對較高，如中國專利公開號為CN1017013A、CN101660093的專利文獻，其由于含碳量較高，導致成型性不僅難度大，對用于復雜的汽車零部件，則必須通過加熱才能保證其成型性的精確度，否則，成型后的尺寸及形狀易產(chǎn)生波動，不能滿足用戶要求。目前國內(nèi)高強度汽車沖焊橋殼用熱軋鋼板沒有專用鋼種及相應標準，汽車制造廠只好使用一些代用材料，如16MnL、09SiVL、08Ti、T52等。由于這些材料是汽車大梁用鋼，大批量生產(chǎn)IOmm及以下厚度的熱軋鋼板來用于制作汽車車架，其高強度低塑性特征不能滿足橋殼復雜的沖壓成形要求。因此，相對于12 16mm厚度的沖焊橋殼鋼來說，出廠的技術條件差異較大，致使生產(chǎn)中存在零件成形精度差、廢品率高、沖壓工藝復雜、原材料消耗大等較多問題。這些鋼存在的不足是經(jīng)沖壓成形、焊裝-整形后易開裂，嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。采用更高強度鋼沖壓車橋可以在保證車強載荷性能的前提下降低鋼板厚度， 從而降低車橋自重，達到節(jié)能減排效果，因此，各汽車制造廠迫切要求研制高強度汽車橋殼用鋼系列，以滿足載重卡車輕量化的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前代用材料在使用過程中存在的問題，提供一種在現(xiàn)有設備條件開發(fā)出具有抗拉強度彡640MPa及以上、下屈服強度I 500MPa，伸長率A彡20%； 寬冷彎(b = 35mm)性能良好，沖壓成形性和焊接性能優(yōu)良的可用于生產(chǎn)13噸級車橋的橋殼用鋼及生產(chǎn)方法。實現(xiàn)上述目的的措施13噸級車橋橋殼用鋼，其化學成分及重量百分比為C :0. 04% 0.08%，Si 0. 10% 0. 60%，Mn :1. 3% 1. 45%，P 彡 0. 025%，S 彡 0. 008%，Al :0. 01% 0. 06%， Nb 0. 04% 0. 06%, Ti 0. 03% 0. 05%，其余為！^e及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)13噸級車橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1710°C 1720°C ；2)進行真空處理處理時間在13 16分鐘，保持真空度為730 790Pa ；3)進行連鑄，控制拉坯速度在1. 0 1. 1米/分鐘；4)對鑄坯加熱，加熱溫度在1240°C 1280°C，加熱時間在140 155分鐘；5)進行粗軋，控制其結束溫度在1050°C 1080°C ；6)采用7機架進行精軋，控制其終軋溫度在760V 800°C，末三道次的壓下率分別在 21%，26%及 32% ；7)進行層流冷卻，冷卻速度控制在25 45°C /秒；8)進行卷取，卷取溫度控制在550°C 600V。本發(fā)明中各金屬元素的機理及作用碳是廉價的固溶強化元素。如果其含量小于0. 04%，則不能滿足熱沖壓成形后對材料強度的要求，如果隨著碳含量的提高，則沖壓成形性和焊接性會降低，因此在保證強度的前提下采用較低碳含量，所以，將其含量限定在0. 04 0. 08%范圍。硅是廉價而有效的鋼液脫氧元素。是為了維持母材強度、進行預脫氧而添加的， 如果其含量小于0. 10%，則不能發(fā)揮其效果；如果其含量超過0. 60%，則會惡化熱軋鋼板的表面質(zhì)量和焊接性能，所以，將其含量限定在0. 10 0. 60%范圍。錳是提高強度和韌性最有效的元素。但是添加多量的錳，會導致增加鋼的淬透性，由于焊接硬化層的出現(xiàn)而使裂紋敏感性增高，鑒于此，將其上限定為1.45%，所以，將其含量限定在1.3 1.45%范圍。磷為了避免焊接性能、沖壓成形性能、韌性、二次加工性能發(fā)生惡化，設定其含量上限為0. 025%。硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態(tài)存在，這種硫化物夾雜對鋼的沖擊韌性是十分不利的，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越好?；趯︿摪鍥_壓成形工藝和制造成本的考慮，擬將鋼中硫含量控制在0. 008%以下。鋁是為了脫氧而添加的，當Als含量不足0.01%時，不能發(fā)揮其效果；另一方面， 由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團塊，所以，規(guī)定Als上限為0.06%。因此，Als含量限定在0.01 0. 06%范圍。鈮主要通過細化晶粒和沉淀析出強化來提高鋼的強度，是強烈的碳、氮化合物形成元素，在鋼中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奧氏體晶粒的長大，最終使鐵素體晶粒尺寸變小，細化組織。當其含量不足0.040%時，不能滿足強度要求；而加入的鈮過多時，合金成本會顯著上升并且韌性惡化。鈦可細化晶粒和提高鋼的強度與韌性，并對焊接性能有利，鋼中生成的氮化鈦對焊接加熱時產(chǎn)生的奧氏體晶粒粗化有防止效果。當其含量不足0. 03%時，不能發(fā)揮其效果；另一方面，加入的鈦過多時，則會由于生成過剩的碳化鈦而導致韌性惡化，根據(jù)力學性能目標要求，將其鈦含量限定在0. 03 0. 05%范圍。本發(fā)明鋼由于碳低，導致其具有優(yōu)良的沖壓成形性能和焊接性能，即使冷成型，其成型后的尺寸穩(wěn)定，完全滿足13噸級車橋的制作和使用要求。其更適用于冷沖壓工藝，省去沖前預熱工序，不僅節(jié)約能源消耗，其實際力學性能良好，能提高橋殼總成的疲勞壽命， 消除模具的熱疲勞損傷。經(jīng)對其所制成的橋殼總成進行臺架試驗，其垂直彎曲疲勞壽命、垂直彎曲剛性、垂直彎曲靜強度的檢測結果均符合國家標準要求。采用該鋼生產(chǎn)13噸級車橋，由于該鋼抗拉強度在640MPa以上，比16MnL、T52L等鋼提高約30%以上，承載能力極大提高，因此在設計車橋時所需鋼板厚度至少可以降低15%以上，車身自重顯著減輕，節(jié)能減排效果明顯。


附圖為本發(fā)明鋼的金相組織圖。
具體實施例方式下面做進一步描述實施例1生產(chǎn)的為14毫米厚的橋殼用鋼板。13噸級車橋橋殼用鋼，其化學成分及重量百分比為C :0. 042%, Si :0. 10%, Mn 1. 31%, P 0. 025%, S 0. 005%, Al :0. 01%, Nb :0. 06%, Ti :0. 031%，余為 Fe 及不可避免
的雜質(zhì)。生產(chǎn)13噸級車橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1710°C 1715°C ；2)進行真空處理處理時間在13分鐘，保持真空度為730Pa ；3)進行連鑄，控制拉坯速度在1. 0米/分鐘；4)對鑄坯加熱，加熱溫度在1240°C 1250°C，加熱時間在140分鐘；5)進行粗軋，控制其結束溫度在1050°C 1060°C ；6)采用7機架進行精軋，控制其終軋溫度在760V 770°C，末三道次的壓下率分別在 21%，26%及 32% ；7)進行層流冷卻，冷卻速度控制在40 V /秒；
8)進行卷取，卷取溫度控制在550°C 560V。實施例2生產(chǎn)的為16毫米厚的橋殼用鋼板。13噸級車橋橋殼用鋼，其化學成分及重量百分比為C :0. 047%, Si :0. 28%, Mn 1. 35%,P 0. 020%,S 0. 0032%,Al :0. 025%,Nb :0. 053%,Ti :0. 036%，余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)13噸級車橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1715°C 1720°C ；2)進行真空處理處理時間在15分鐘，保持真空度為740Pa ；
3)進行連鑄，控制拉坯速度在1. 05米/分鐘；4)對鑄坯加熱，加熱溫度在1250°C U605°C，加熱時間在145分鐘；5)進行粗軋，控制其結束溫度在1070°C 1080°C ；6)采用7機架進行精軋，控制其終軋溫度在770。C 780°C，末三道次的壓下率分別在 21%，26%及 32% ；7)進行層流冷卻，冷卻速度控制在35°C /秒；8)進行卷取，卷取溫度控制在575 °C 585 °C。實施例3生產(chǎn)的為12毫米厚的橋殼用鋼板。13噸級車橋橋殼用鋼，其化學成分及重量百分比為C :0. 064%, Si :0. 56%, Mn 1. 40%,P 0. 02%,S 0. 004%,Al :0. 052%,Nb :0. 058%,Ti :0. 045%，余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)13噸級車橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1710°C 1716°C ；2)進行真空處理處理時間在15分鐘，保持真空度為770Pa ；3)進行連鑄，控制拉坯速度在1. 1米/分鐘；4)對鑄坯加熱，加熱溫度在1260°C 1270°C，加熱時間在150分鐘；5)進行粗軋，控制其結束溫度在1070°C 1080°C ；6)采用7機架進行精軋，控制其終軋溫度在785V 795°C，末三道次的壓下率分別在 21%，26%及 32% ；7)進行層流冷卻，冷卻速度控制在35°C /秒；8)進行卷取，卷取溫度控制在590 V 600 V。實施例4生產(chǎn)的為12毫米厚的橋殼用鋼板。13噸級車橋橋殼用鋼，其化學成分及重量百分比為C :0. 068%%，Si 0.6%%, Mn 1. 45%, P 0. 021%, S :0. 0035%, Al :0. 060%%, Nb :0. 06%, Ti :0. 05%，余為 Fe 及不
可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)13噸級車橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1715°C 1720°C ；2)進行真空處理處理時間在16分鐘，保持真空度為790Pa ；3)進行連鑄，控制拉坯速度在1. 0米/分鐘；4)對鑄坯加熱，加熱溫度在1275°C 1280°C，加熱時間在155分鐘；5)進行粗軋，控制其結束溫度在1060°C 1070°C ；6)采用7機架進行精軋，控制其終軋溫度在790°C 800°C，末三道次的壓下率分別在 21%，26%及 32% ；7)進行層流冷卻，冷卻速度控制在30°C /秒；8)進行卷取，卷取溫度控制在575 °C 585 °C。各實施例的性能檢測結果見表1.表1各實施例力學性能檢測結果列表
實施例厚度 mm下屈服強度 ReL MPa抗拉強度 Rm MPa伸長率 A %180°寬冷彎 b=35mm d=2a11456068528合格21654565530合格31254067031合格41253067030合格技術要求彡500彡640彡20合格
權利要求
1.13噸級車橋橋殼用鋼，其化學成分及重量百分比為(:0.04^-0.08%, Si 0. 10% 0. 60%，Mn :1. 3% 1. 45%，P 彡 0. 025%，S 彡 0. 008%，Al :0. 01% 0. 06%， Nb :0. 04% 0. 06%, Ti 0. 03% 0. 05%，其余為！^e及不可避免的雜質(zhì)。
2.生產(chǎn)權利要求1所述的13噸級車橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1710°C 1720°C；2)進行真空處理處理時間在13 16分鐘，保持真空度為730 790Pa；3)進行連鑄，控制拉坯速度在1.0 1. 1米/分鐘；4)對鑄坯加熱，加熱溫度在1240°C 1280°C，加熱時間在140 155分鐘；5)進行粗軋，控制其結束溫度在1050°C 1080°C；6)采用7機架進行精軋，控制其終軋溫度在760V 800°C，末三道次的壓下率分別在 21%，26%及 32% ；7)進行層流冷卻，冷卻速度控制在25 45°C/秒；8)進行卷取，卷取溫度控制在550°C 600°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及13噸級車橋橋殼用鋼及生產(chǎn)方法。其化學成分及重量百分比為C0.04％～0.08％，Si0.10％～0.60％，Mn1.3％～1.45％，P≤0.025％，S≤0.008％，Al0.01％～0.06％，Nb0.04％～0.06％，Ti0.03％～0.05％，余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；其步驟轉(zhuǎn)爐冶煉；真空處理；連鑄；對鑄坯加熱；粗軋；采用7機架進行精軋；層流冷卻；卷取。本發(fā)明鋼由于含碳量低，使其具有優(yōu)良的沖壓成形性能和焊接性能，冷成型后的尺寸穩(wěn)定，完全滿足13噸級車橋的橋殼制作和使用要求。經(jīng)對所制成的13噸級車橋橋殼總成進行臺架試驗，其垂直彎曲疲勞壽命、垂直彎曲剛性、垂直彎曲靜強度優(yōu)良，完全滿足了用戶要求。
文檔編號C22C33/04GK102383034SQ20111034955
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權日2011年11月7日
發(fā)明者劉斌, 劉永前, 周祖安, 彭濤, 楊海林, 趙江濤, 陳宇, 黃成紅 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司