610MPa級(jí)汽車大梁用鋼及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU本發(fā)明屬于鋼鐵技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種eiOMI^a級(jí)汽車大梁用鋼及其制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，440MI^a級(jí)、SlOMI^a級(jí)別大梁鋼的生產(chǎn)技術(shù)已相當(dāng)成熟，在汽車工業(yè)的應(yīng)用 也較廣泛。但隨著我國汽車工業(yè)W及交通、運(yùn)輸業(yè)的飛速發(fā)展，特別是高等級(jí)高速公路的加 快建設(shè)，車輛開始向大型化發(fā)展，大噸位載重汽車和大型豪華客車的需求量不斷增加。為了 減輕汽車部件的重量W降低其自重，達(dá)到節(jié)約能源、減輕環(huán)境污染并提高運(yùn)載效率的目的， 高性能熱軸汽車鋼板作為汽車大梁的應(yīng)用也開始普及起來。
[000引在國內(nèi)外，現(xiàn)階段多是采用添加一定的微合金元素來強(qiáng)化鋼的強(qiáng)度。eiOMI^a級(jí)別 的大梁鋼作為客貨車的安全承重件，對(duì)性能和成形性有很高的要求。載重汽車和大型客貨 車大梁一般采用3~12mm的熱軸鋼板制造。汽車大梁既是客貨車的承重件，也是汽車行駛 過程中的安全件。在大型載重車車架設(shè)計(jì)中，采用熱軸汽車大梁鋼制作，其車架總成分為縱 梁、襯梁、橫梁、加強(qiáng)件W及加強(qiáng)板等，各零部件是采用冷沖壓成形或滾壓成形方式，其裝配 主要采用馴接方式。為了提高車架總成的承載能力，在采用低強(qiáng)度級(jí)別的大梁鋼設(shè)計(jì)制作 時(shí)，車架縱梁除采用內(nèi)加強(qiáng)板外（襯梁），還增加了外上和外下加強(qiáng)板的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種eiOMPa級(jí)汽車大梁用鋼，該鋼不僅 具有更高的強(qiáng)度、良好的塑性和低溫初性，還具有優(yōu)良的冷沖壓和滾壓成型性、較強(qiáng)的疲 勞性能、高的尺寸精度和表面質(zhì)量，能夠較好地應(yīng)付汽車在行駛過程中受到的各種沖擊、 扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜應(yīng)力的作用。該鋼的具體性能要求是；下屈服強(qiáng)度SOOMPa;抗拉強(qiáng)度 Rm>eiOMPa;伸長率A> 18% ;寬冷彎化=35mm)性能良好（d= 0mm)。
[0005] 本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供上述大梁用鋼的制造方法。
[0006] 為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的技術(shù)方案為；一種eiOMI^a級(jí)汽車 大梁用鋼，按重量百分比，各化學(xué)組分為：碳；〇. 07%~0.09% ;娃<0. 10% ;鋪；1. 50%~ 1.65%;磯《0.015%;硫《0.010%;固溶侶（413);0.020 %~0.070 %;魄；0.045 ~ 0. 065% ;鐵；0. 003~0. 01% ;氮《0. 004% ;余量為鐵、銅、鑲和不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 優(yōu)選地，按重量百分比，鋼的化學(xué)組分中，銅《0. 30%，鑲《0. 30%。
[0008] 為了解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的技術(shù)方案為；一種610M化級(jí)汽車 大梁用鋼的制造方法，該方法的生產(chǎn)工藝流程為：鐵水脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一真空處理一連鑄 一精整（板巧檢查及清理）一板巧加熱一熱連軸一冷卻一卷取。
[0009] 其中轉(zhuǎn)爐冶煉過程中合金化順序?yàn)閭H鐵一鋪鐵一魄鐵，使用加侶機(jī)加侶線進(jìn)行終 脫氧，在真空處理后期加入鐵鐵。
[0010] 其中熱連軸過程加熱溫度為1200~1300°C，粗軸出口溫度為1040~1140°C，終 軸溫度為800~860 °C。
[0011] 其中卷取過程的卷取溫度為550~590°C，冷卻方式為前段層流冷卻。
[0012] 下面對(duì)本發(fā)明的熱軸鋼板的理想化學(xué)成分和熱連軸生產(chǎn)工藝進(jìn)行說明。
[0013] (1)化學(xué)成分
[0014] 碳是廉價(jià)的固溶強(qiáng)化元素。如果其含量超過0.09%，則沖壓成形性會(huì)降低；如 果其含量小于0. 07%，則不能滿足材料對(duì)強(qiáng)度的要求，所W，將其含量限定在0. 07%~ 0. 09%范圍。
[0015] 娃在加熱過程過程中與氧、鐵結(jié)合，形成橄攬狀氧化鐵皮，緊附在鋼板表面，不易 沖掉，在軸制過程中形成氧化皮壓坑，惡化熱軸鋼板的表面質(zhì)量，所W，將其含量限定在 <0.10% 范圍。
[0016] 鋪是提高強(qiáng)度和初性最有效的元素，可改善鋼的強(qiáng)度-延伸平衡性。但是添加 多量的鋪，會(huì)導(dǎo)致增加鋼的澤透性，鑒于此，將其上限定為1.65%，所W，將其含量限定在 1. 50%~1. 65%范圍。
[0017] 磯是鋼中的有害元素，易引起鑄巧中屯、偏析，為了避免冷彎成形性能、初性發(fā)生惡 化，設(shè)定其含量上限為0. 015%。
[0018] 硫是非常有害的元素。鋼中的硫常W鋪的硫化物形態(tài)存在，該種硫化物夾雜對(duì)鋼 的沖擊初性是十分不利的，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)鋼板冷彎成形工藝和制造成本的考慮，將鋼中硫含量控制在0.010%W下。
[0019] 侶是為了脫氧而添加的，當(dāng)Als含量不足0.020%時(shí)，不能發(fā)揮其效果；另一方面， 由于添加多量的侶容易形成氧化侶團(tuán)塊，所W，規(guī)定Als上限為0. 070%。因此，Als含量限 定在0. 020%~0. 070%范圍。
[0020] 魄是未再結(jié)晶控制軸制中不可缺少的元素，在熱機(jī)械加工中細(xì)化晶粒、降低奧氏 體向鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度和析出強(qiáng)化，因此鋼中添加微量合金元素魄能夠便于控制軸制的進(jìn) 行，并提高鋼板的強(qiáng)度和初性。所W，綜合鋼板力學(xué)性能及成本等方面的考慮，將其含量限 定在0.045~0.065%范圍。
[0021] 鐵是微合金化元素，鋼中加入微量的鐵，可W很好的改變硫化物夾雜的形貌，獲得 很好的冷彎性能，并且，與碳和氮復(fù)合析出，細(xì)化晶粒，發(fā)揮一定的強(qiáng)化作為。所W，將其含 量限定在0. 003~0. 01%范圍。
[0022] N元素是害元素，容易與鐵結(jié)合形成金屬夾雜物，削弱了鐵的作用。所W，將其含量 限定在《0. 004%。
[0023] 合金化順序；侶鐵一鋪鐵一魄鐵，使用加侶機(jī)加侶線進(jìn)行終脫氧，在真空處理后期 加入鐵鐵。
[0024] 除了對(duì)W上化學(xué)成分的范圍作了限定W外，從提高成形性、經(jīng)濟(jì)性的觀點(diǎn)出發(fā)， 化、Ni的含量限定在0. 30 %W下。
[0025] 烙煉出調(diào)整到上述成分范圍的鋼，用連鑄方法進(jìn)行誘鑄，其板巧可采用冷送的方 式送到熱軸廠進(jìn)行軸制。
[0026] 本發(fā)明在鋼種的化學(xué)成分設(shè)計(jì)中，充分考慮到汽車大梁用鋼的特點(diǎn)，W鋪、魄、鐵 等固溶強(qiáng)化元素和析出強(qiáng)化元素為主，通過鐵水脫硫來降低鋼中硫含量，通過轉(zhuǎn)爐復(fù)吹和 爐外精煉技術(shù)（真空處理）脫磯并調(diào)整鋼水合金成分，通過控制軸制和前段層流冷卻工藝 使鋼板獲得鐵素體+珠光體組織。本發(fā)明方法生產(chǎn)出的eiOMI^a級(jí)汽車大梁用鋼的性能： 下屈服強(qiáng)度SOOMPa;屈強(qiáng)比〉0. 85,抗拉強(qiáng)度Rm為610~TlOMPa;伸長率A為18~ 27%;寬冷彎化=35mm)性能良好（d=0mm)。作為大梁鋼使用，可W在車架總成設(shè)計(jì)中 取消外上和外下加強(qiáng)板，從而進(jìn)一步減輕了車架總成的重量（在車架設(shè)計(jì)減重效果可達(dá) 10%~20% )，提高了大型車的承載能力，且該大梁用鋼的成型性好，適用于沖壓、漉壓、折 彎等工藝。
【具體實(shí)施方式】：
[0027] W下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028] 表1列出了本發(fā)明可用于生產(chǎn)610M化級(jí)熱軸鋼的六種具體實(shí)施例的化學(xué)成分。該 六種eiOMI^a級(jí)熱軸鋼的生產(chǎn)方法如下；在煉鋼廠90噸和250噸轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行頂?shù)讖?fù)合吹煉， 采用鐵水脫硫技術(shù)，使鐵水中的S《0. 006%;爐后出鋼1/3時(shí)開始加鐵合金，出鋼2/3時(shí)加 入完畢，合金化順序：侶鐵一鋪鐵一魄鐵，使用加侶機(jī)加侶線進(jìn)行終脫氧，在真空處理時(shí)進(jìn) 行成分微調(diào)，其中在真空處理后期加入鐵鐵，使鋼中的化學(xué)成分滿足；碳；〇. 07%~0. 09%; 娃 <0. 10% ;鋪；1. 50%~1. 65% ;磯《0. 015% ;硫《0. 010% ;固溶侶（Als) ;0. 020%~ 0. 070% ;魄；0. 045 ~0. 065% ;鐵；0. 003 ~0. 01% ;氮《0. 004% (實(shí)際成分見表 1);余 量為鐵、銅、鑲和不可避免的雜質(zhì)。再將表1所示成分的鋼水誘注成230~250mmX1050~ 2150mm斷面的板巧。然后將板巧送至熱軸廠，在2250mm軸機(jī)上進(jìn)行熱連軸，將其軸制成熱 軸板卷，再進(jìn)行精整；先將連鑄板巧加熱到1200~1300°C進(jìn)行粗軸，結(jié)束溫度為1040~ 114(TC，再進(jìn)行精軸，終軸溫度為800~860°C，帶鋼軸后的控制冷卻采用前段層流冷卻的 方式，冷卻水的水溫< 35°C，控制冷卻速度為《25°C/s，卷取溫度為550~590°C。軸制鋼 卷在精整線進(jìn)行表面質(zhì)量檢查，并進(jìn)一步控制好板形，最終得到3~8mm的熱軸卷。
[0029] 本發(fā)明鋼的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果列于表2,從表2反映出的性能來看，厚度為3~ 8mm各成分的熱軸卷性能都達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
[0030] 表1本發(fā)明六種具體實(shí)施例中鋼的化學(xué)成分（wt% )
[0031]
[00巧表2本發(fā)明六種具體實(shí)施例所得產(chǎn)品的力學(xué)性能[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種610MPa級(jí)汽車大梁用鋼，其特征在于：按重量百分比，鋼中各化學(xué)組分為：碳： 0? 07%~0? 09% ;硅〈0? 10% ;錳：1. 50%~L 65% ;磷彡 0? 015% ;硫彡 0? 010% ;固溶鋁： 0? 020%~0? 070% ;鈮：0? 045 ~0? 065% ;鈦：0? 003 ~0? 01% ;氮< 0? 004% ;余量為鐵、 銅、鎳和不可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的610MPa級(jí)汽車大梁用鋼，其特征在于： 按重量百分比，鋼的化學(xué)組分中，銅< 〇. 30%，鎳< 0. 30%。3. -種610MPa級(jí)汽車大梁用鋼的制造方法，其特征在于：該方法的生產(chǎn)工藝流程為： 鐵水脫硫一轉(zhuǎn)爐冶煉一真空處理一連鑄一精整一板坯加熱一熱連軋一冷卻一卷取； 所述轉(zhuǎn)爐冶煉過程中合金化順序?yàn)殇X鐵一錳鐵一鈮鐵，使用加鋁機(jī)加鋁線進(jìn)行終脫 氧，在真空處理后期加入鈦鐵； 熱連軋過程加熱溫度為1200~1300 °C，粗軋出口溫度為1040~1140 °C，終軋溫度為 800 ~860。。； 所述鋼中各化學(xué)組分按重量百分比為碳：〇. 07%~0. 09% ;硅〈0. 10% ;錳：1. 50%~ 1. 65% ;磷彡 0? 015% ;硫彡 0? 010% ;固溶鋁：0? 020%~0? 070% ;鈮：0? 045 ~0? 065% ; 鈦：0. 003~0. 01% ;氮< 0. 004% ;余量為鐵、銅、鎳和不可避免的雜質(zhì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的610MPa級(jí)汽車大梁用鋼的制造方法，其特征在于： 所述卷取過程的卷取溫度為550~590°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的610MPa級(jí)汽車大梁用鋼的制造方法，其特征在于： 所述冷卻方式為前段層流冷卻。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的610MPa級(jí)汽車大梁用鋼的制造方法，其特征在于： 所述前段層流冷卻過程中，冷卻水的水溫< 35°C，冷卻速度< 25°C /s。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種610MPa級(jí)汽車大梁用鋼，按重量百分比，鋼中各化學(xué)組分為：碳：0.07％～0.09％；硅<0.10％；錳：1.50％～1.65％；磷≤0.015％；硫≤0.010％；固溶鋁：0.020％～0.070％；鈮：0.045～0.065％；鈦：0.003～0.01％；氮≤0.004％；余量為鐵、銅、鎳和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還公開了該鋼的制造方法。本發(fā)明在鋼種的化學(xué)成分設(shè)計(jì)中，充分考慮到汽車大梁用鋼的特點(diǎn)，以錳、鈮、鈦等固溶強(qiáng)化元素和析出強(qiáng)化元素為主，通過控制軋制和前段層流冷卻工藝使鋼板獲得鐵素體和珠光體組織。作為大梁鋼使用，可以在車架總成設(shè)計(jì)中取消外上和外下加強(qiáng)板，從而減輕車架總成的重量，提高大型車的承載能力。
【IPC分類】C22C38/14
【公開號(hào)】CN104988398
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510422169
【發(fā)明人】趙江濤, 劉永前, 彭濤, 王立新, 張揚(yáng), 王孟, 賀嘯秋, 劉斌, 梁文, 周祖安
【申請(qǐng)人】武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
【公開日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月17日