汽車結(jié)構(gòu)用590 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼熱鍍鋅生產(chǎn)工藝

供稿|付東賀 / FU Dong-he

隨著人們對(duì)汽車減震節(jié)能和車身安全性更加重視，國(guó)外的中、高檔轎車高強(qiáng)度熱鍍鋅鋼的應(yīng)用比例已超過(guò)50%，我國(guó)汽車用中高檔轎車使用高強(qiáng)度鋼板的比例也越來(lái)越高。590 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼強(qiáng)度級(jí)別較高，力學(xué)性能指標(biāo)能夠滿足大部分汽車零件的使用要求，而且熱鍍鋅機(jī)組生產(chǎn)工藝成本較低，研發(fā)出590 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)度鋼，對(duì)于生產(chǎn)廠和汽車廠降低成本是雙贏的。表1為成品力學(xué)性能指標(biāo)要求。

表1 力學(xué)性能要求

試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分

590 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼采用Nb、Ti細(xì)化晶粒，合理設(shè)定軋制工藝參數(shù)、熱鍍鋅退火溫度，形成Nb、Ti第二相粒子的析出沉淀，配合C、Mn等元素的固溶作用，經(jīng)相變過(guò)程提高強(qiáng)度，得到均勻細(xì)小的晶粒組織[1-2]，保證高屈服強(qiáng)度和良好的成形性能。試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

熱鍍鋅退火工藝試驗(yàn)

試驗(yàn)方案

通過(guò)對(duì)590 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼再結(jié)晶溫度的研究，設(shè)定830、810和790℃三種熱鍍鋅退火溫度及75和95 m/min兩種不同的熱鍍鋅帶鋼速度在熱鍍鋅機(jī)組進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)。

試驗(yàn)鋼力學(xué)性能對(duì)比

表3為不同退火溫度和帶鋼速度與材料力學(xué)性能之間的關(guān)系。表3數(shù)據(jù)表明，在同一退火溫度下，鋼板強(qiáng)度隨熱鍍鋅帶鋼速度升高而升高。退火溫度830℃時(shí)，鋼板強(qiáng)度低于590 MPa；退火溫度810℃時(shí)，鋼板力學(xué)性能良好。退火溫度790℃時(shí)，鋼板屈服強(qiáng)度高于500 MPa，不利于沖壓成形使用。因此合適的退火溫度為810℃，熱鍍鋅帶鋼速度75至95 m/min為熱鍍鋅合理的帶鋼速度。

表3 不同退火工藝試樣的力學(xué)性能

試驗(yàn)鋼組織對(duì)比

表4為不同退火溫度和熱鍍鋅帶鋼速度下試驗(yàn)鋼的金相顯微組織和晶粒度，590 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼的顯微組織構(gòu)成為鐵素體+珠光體的混合組織。6個(gè)試樣晶粒度差別不大，此結(jié)果是因?yàn)閹т撏嘶饻囟群蛶т撍俣鹊牟顒e較小，說(shuō)明晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的差別影響不大。因此屈服強(qiáng)度的變化和晶粒大小關(guān)系不大。文獻(xiàn)[3-4]表明，屈服強(qiáng)度的變化是由于隨著退火溫度的升高，Nb的析出物粗化或者溶解，減弱了沉淀強(qiáng)化效果。

表4 試驗(yàn)鋼金相顯微組織和晶粒度

圖1為不同退火溫度和速度下顯微組織。830℃退火時(shí)帶狀組織最嚴(yán)重，810℃和790℃退火時(shí)帶狀組織不明顯。由于退火溫度降低，C原子和Mn原子的擴(kuò)散能力減弱，C原子在試樣中心部位的偏聚減少，帶狀組織不明顯，這對(duì)鋼板的使用性能有利[5]。

圖1 金相組織

沖壓成形試驗(yàn)

圖2 材料成形制件

圖2 為810℃退火試驗(yàn)材料在某汽車零部件沖壓廠制成門檻內(nèi)側(cè)邊梁部件，滿足用戶使用要求，說(shuō)明成形性能良好。

結(jié)束語(yǔ)

(1) 采用Nb、Ti復(fù)合微合金化成分設(shè)計(jì)，可生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度590 MPa以上汽車結(jié)構(gòu)用低合金高強(qiáng)度鋼，滿足用戶使用要求。

(2) 不同退火溫度和熱鍍鋅帶鋼速度晶粒度差別不大，因而引起鋼的力學(xué)性能差別的不是晶粒度而是由于隨著退火溫度的升高Nb的析出物粗化或者溶解減弱了沉淀強(qiáng)化效果。

(3) 810℃退火時(shí)，熱鍍鋅帶鋼速度控制在75~95 m/min，帶狀組織不明顯，鋼板力學(xué)性能良好，成形性能良好。

攝影 左文燕