專(zhuān)利名稱(chēng)：12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重型卡車(chē)用鋼及生產(chǎn)方法，具體地說(shuō)是12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼及生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
車(chē)橋是整是汽車(chē)行駛系統(tǒng)的主要構(gòu)件之一，它支撐車(chē)架及車(chē)架以后的各總成重量，同時(shí)它保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)中的各部件。在車(chē)橋行業(yè)的橋殼制造領(lǐng)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(shù)的發(fā)展和汽車(chē)減重節(jié)能的需要，特別是對(duì)于載重汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)橋殼，已使用12 16mm厚度的熱連軋鋼板制作沖焊橋殼體，取代了制作工藝復(fù)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(chē)驅(qū)動(dòng)橋殼的制作方面，其橋殼體的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了所用材料要求強(qiáng)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(yù)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(shí)，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(chē)后橋需要經(jīng)過(guò)焊接工序，因此要求鋼板的焊接性能良好，同時(shí)由于受載，焊縫及熱影響區(qū)要求有較高的強(qiáng)度和韌性，從而保證汽車(chē)的安全與可靠。如果鋼板能夠?qū)崿F(xiàn)冷沖壓成形，可進(jìn)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(shù)的含碳量相對(duì)較高，如中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為CN1017013A、CN101660093的專(zhuān)利文獻(xiàn)，其由于含碳量較高，導(dǎo)致成型性不僅難度大，對(duì)用于復(fù)雜的汽車(chē)零部件，則必須通過(guò)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(dòng)，不能滿(mǎn)足用戶(hù)要求。目前國(guó)內(nèi)高強(qiáng)度汽車(chē)沖焊橋殼用熱軋鋼板沒(méi)有專(zhuān)用鋼種及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)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(chē)大梁用鋼，大批量生產(chǎn)IOmm及以下厚度的熱軋鋼板來(lái)用于制作汽車(chē)車(chē)架，其高強(qiáng)度低塑性特征不能滿(mǎn)足橋殼復(fù)雜的沖壓成形要求。因此，相對(duì)于12 16mm厚度的沖焊橋殼鋼來(lái)說(shuō)，出廠的技術(shù)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(fù)雜、原材料消耗大等較多問(wèn)題。這些鋼存在的不足經(jīng)沖壓成形、焊裝-整形后易開(kāi)裂，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。采用更高強(qiáng)度鋼沖壓車(chē)橋可以在保證車(chē)強(qiáng)載荷性能的前提下降低鋼板厚度，從而降低車(chē)橋自重，達(dá)到節(jié)能減排效果，因此，各汽車(chē)制造廠迫切要求研制高強(qiáng)度汽車(chē)橋殼用鋼系列，以滿(mǎn)足載重卡車(chē)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(guò)程中存在的問(wèn)題，提供一種在現(xiàn)有設(shè)備條件開(kāi)發(fā)出具有抗拉強(qiáng)度彡590MPa、下屈服強(qiáng)度彡460MPa，伸長(zhǎng)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)12噸級(jí)車(chē)橋的橋殼用鋼及生產(chǎn)方法。實(shí)現(xiàn)上述目的的措施12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 04% 0.068%，Si:0. 10% 0. 60%，Mn :1. 0% 1. 29%，P 彡 0. 025%，S 彡 0. 008%，Al :0. 01% 0. 06%，Nb 0. 03% 0. 048%，余為!^e及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1695°C 1705°C ；2)進(jìn)行真空處理處理時(shí)間在12 15分鐘，保持真空度為800 870Pa ；3)進(jìn)行連鑄，控制拉坯速度在0. 85 0. 95米/分鐘；4)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度在1210°C 1240°C，加熱時(shí)間在115 135分鐘；5)進(jìn)行粗軋，控制其結(jié)束溫度在1055°C 1085°C ；6)采用7機(jī)架進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在810°C 840°C，末三道次的壓下率分別在 23%,28% 35% ；7)進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度控制在25 40°C /秒；8)進(jìn)行卷取，卷取溫度控制在570°C 610°C。本發(fā)明中各金屬元素的機(jī)理及作用碳是廉價(jià)的固溶強(qiáng)化元素。如果其含量小于0. 06%，則不能滿(mǎn)足熱沖壓成形后對(duì)材料強(qiáng)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(huì)降低，因此在保證強(qiáng)度的前提下采用較低碳含量，所以，將其含量限定在0. 06 0. 098%范圍。硅是廉價(jià)而有效的鋼液脫氧元素。是為了維持母材強(qiáng)度、進(jìn)行預(yù)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(guò)0. 60%，則會(huì)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(qiáng)度和韌性最有效的元素。但是添加多量的錳，會(huì)導(dǎo)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 四％，所以，將其含量限定在1. 0 1.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(shè)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(duì)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?duì)鋼板沖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(dāng)Als含量不足0.01%時(shí)，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(tuán)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(guò)細(xì)化晶粒和沉淀析出強(qiáng)化來(lái)提高鋼的強(qiáng)度，是強(qiáng)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(zhǎng)大，最終使鐵素體晶粒尺寸變小，細(xì)化組織。當(dāng)其含量不足0.030%時(shí)，不能發(fā)揮其效果；而加入的鈮過(guò)多時(shí)，合金成本會(huì)顯著上升并且韌性惡化。本發(fā)明鋼由于含碳量低，導(dǎo)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(mǎn)足12噸級(jí)車(chē)橋的制作和使用要求，特別是該鋼即可適用于熱沖壓工藝，更適用于冷沖壓工藝。冷沖壓工藝可省去沖前預(yù)熱工序，力學(xué)性能良好。采用該鋼生產(chǎn)12噸級(jí)車(chē)橋，由于該鋼抗拉強(qiáng)度在590MPa以上，比16MnL、T52L等鋼提高約20%以上，因此在設(shè)計(jì)車(chē)橋時(shí)所需鋼板厚度至少可以降低10%以上，車(chē)身自重減輕，達(dá)到節(jié)能減排效果。并且該鋼的成型方式由熱壓成形改進(jìn)為冷壓成形后具有如下優(yōu)占.①避免了預(yù)熱(溫度約900°C )造成的強(qiáng)度下降；②提高了橋殼總成的疲勞壽命；③消除了模具的熱疲勞損傷；④大大降低了能耗。


附圖為本發(fā)明鋼的金相組織圖。
具體實(shí)施例方式下面做進(jìn)一步描述實(shí)施例1生產(chǎn)的為12毫米厚的橋殼用鋼板。12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 041%, Si :0. 10%, Mn 1. 29%, P 0. 025%, S 0. 002%, Al 0. 01%, Nb :0. 047%，余為!^e 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1695°C 1700°C ；2)進(jìn)行真空處理處理時(shí)間在13分鐘，保持真空度為8001 ；3)進(jìn)行連鑄，控制拉坯速度在0. 85米/分鐘；4)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度在1230°C 1240°C，加熱時(shí)間在115分鐘；5)進(jìn)行粗軋，控制其結(jié)束溫度在1055°C 1060°C ；6)采用7機(jī)架進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在810°C 815°C，末三道次的壓下率分別在 23%,28% 35% ；7)進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度控制在35°C /秒；8)進(jìn)行卷取，卷取溫度控制在570°C 580V。實(shí)施例2生產(chǎn)的為14毫米厚的橋殼用鋼板。12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 068%, Si :0. 25%, Mn 1. 12%, P 0. 024%, S 0. 001%, Al :0. 020%, Nb :0. 042%，余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1700°C 1705°C ；2)進(jìn)行真空處理處理時(shí)間在12分鐘，保持真空度為820Pa ；3)進(jìn)行連鑄，控制拉坯速度在0. 88米/分鐘；4)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度在1210°C 1220°C，加熱時(shí)間在120分鐘；5)進(jìn)行粗軋，控制其結(jié)束溫度在1070°C 1075°C ；
6)采用7機(jī)架進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在820°C 830°C，末三道次的壓下率分別在 23%,28% 35% ；7)進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度控制在30°C /秒；8)進(jìn)行卷取，卷取溫度控制在575 °C 585 °C。實(shí)施例3生產(chǎn)的為16毫米厚的橋殼用鋼板。12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 062%, Si :0. 55%, Mn 1. 20%, P 0. 016%, S 0. 003%, Al :0. 049%, Nb :0. 045%，余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1692°C 1697°C ；2)進(jìn)行真空處理處理時(shí)間在15分鐘，保持真空度為850Pa ；3)進(jìn)行連鑄，控制拉坯速度在0. 9米/分鐘；4)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度在1230°C 1240°C，加熱時(shí)間在130分鐘；5)進(jìn)行粗軋，控制其結(jié)束溫度在1075°C 1085°C ；6)采用7機(jī)架進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在830°C 840°C，末三道次的壓下率分別在 23%,28% 35% ；7)進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度控制在30°C /秒；8)進(jìn)行卷取，卷取溫度控制在600°C 610°C。實(shí)施例4生產(chǎn)的為14毫米厚的橋殼用鋼板。12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C :0. 059%，Si :0.6%, Mn:1. 22%, P :0. 023%, S :0. 004%, Al :0. 058%, Nb :0. 034%，余為 Fe 及不可避免的雜質(zhì)。生產(chǎn)12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1695°C 1700°C ；2)進(jìn)行真空處理處理時(shí)間在12分鐘，保持真空度為870Pa ；3)進(jìn)行連鑄，控制拉坯速度在0. 95米/分鐘；4)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度在1225°C 1230°C，加熱時(shí)間在135分鐘；5)進(jìn)行粗軋，控制其結(jié)束溫度在1075°C 1085°C ；6)采用7機(jī)架進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在830°C 840°C，末三道次的壓下率分別在 23%,28% 35% ；7)進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度控制在25°C /秒；
8)進(jìn)行卷取，卷取溫度控制在585 °C 595 °C。各實(shí)施例的性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1.表1各實(shí)施例力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果列表
實(shí)施例厚度 mm下屈服強(qiáng)度 ReL MPa抗拉強(qiáng)度 Rm MPa伸長(zhǎng)率 A %180°寬冷彎 b=35mm d=2a11251062031合格21452560535合格31650562029合格41449562534合格技術(shù)要求彡460彡590彡20合格
權(quán)利要求
1.12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比為C:0. 04% 0. 068%, Si 0. 10% 0. 60%，Mn :1. 0% 1. 29%，P 彡 0. 025%，S 彡 0. 008%，Al :0. 01% 0. 06%， Nb 0. 03% 0. 048%，余為!^e及不可避免的雜質(zhì)。
2.生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼的方法，其步驟1)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉，控制出鋼溫度在1695°C 1705°C；2)進(jìn)行真空處理處理時(shí)間在12 15分鐘，保持真空度為800 8701 ；3)進(jìn)行連鑄，控制拉坯速度在0.85 0. 95米/分鐘；4)對(duì)鑄坯加熱，加熱溫度在1210°C 1240°C，加熱時(shí)間在115 135分鐘；5)進(jìn)行粗軋，控制其結(jié)束溫度在1055°C 1085°C；6)采用7機(jī)架進(jìn)行精軋，控制其終軋溫度在810°C 840°C，末三道次的壓下率分別在 23%，28%及 35% ；7)進(jìn)行層流冷卻，冷卻速度控制在25 40°C/秒；8)進(jìn)行卷取，卷取溫度控制在570°C 610°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及12噸級(jí)車(chē)橋橋殼用鋼及生產(chǎn)方法。其化學(xué)成分及重量百分比為C0.04％～0.068％，Si0.10％～0.60％，Mn1.0％～1.29％，P≤0.025％，S≤0.008％，Al0.01％～0.06％，Nb0.03％～0.048％，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(duì)鑄坯加熱；粗軋；采用7機(jī)架進(jìn)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(mǎn)足12噸級(jí)車(chē)橋的橋殼制作和使用要求。經(jīng)對(duì)所制成的12噸級(jí)車(chē)橋橋殼總成進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，其垂直彎曲疲勞壽命、垂直彎曲剛性、垂直彎曲靜強(qiáng)度優(yōu)良。
文檔編號(hào)C22C38/12GK102383032SQ201110349558
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)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(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司