222-paper－成分及冷卻工藝對汽車用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼組織、性能的影響

1、第1頁共6頁1成分及冷卻工藝對汽車用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼組織、性能的影響張愛文鄭磊(寶山鋼鐵股份有限公司研究院，上海201900)摘要：在試驗(yàn)室用50kg真空感應(yīng)爐冶煉汽車用先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，鍛30mm厚板坯，經(jīng)控制軋制軋成3mm厚板材后采用不同冷卻模式進(jìn)行控制冷卻。研究了成分、冷卻工藝對組織與力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：卷取溫度降低，強(qiáng)度上升，延伸率下降，組織由鐵素體珠光體向貝氏體、馬氏體轉(zhuǎn)變；高溫卷取時(shí)鈮、釩等微合金元素對強(qiáng)度的貢獻(xiàn)較明顯，低溫卷

2、取時(shí)碳的貢獻(xiàn)較大；強(qiáng)度提高后，延伸率下降；分段冷卻對組織與性能的影響較復(fù)雜。通過不同的控制冷卻工藝實(shí)現(xiàn)了用相同的成分獲得不同強(qiáng)度等級要求的目的。關(guān)鍵詞：先進(jìn)高強(qiáng)度鋼；低合金高強(qiáng)度鋼；復(fù)相鋼；馬氏體鋼控制軋制，控制冷卻EffectofChemicalCompositionsCoolingProcessonMicrostructureMechanicalPropertiesofAdvancedHighStrengthSteelZHANGAi

3、wenZHENGLei(ResearchinstituteBaoshanIronSteelCo.Ltd.Shanghai201900)ABSTRACT:Theadvancedhighstrengthsteelwasdesignedmeltedbya50kgvacuuminductionfurnaceinlabatythe3mmfinishedsheetwasrolledfromfged30mmslabfollowedbycontroll

4、edcooling.Theeffectofchemicalcompositionscoolingprocessonmicrostructuremechanicalpropertieswereresearched.Theresultsshowthatthemicrostructurechangesfromferritepluspearlitetobainitemartensitethestrengthincreaseswhiletheel

5、ongationdecreasesasthedecreasingofcoilingtemperature.Thestrengthincrementofthesheetcoiledathightemperaturecontributedbyniobiumvanadiumismuchhigherthanthatcoiledatlowertemperaturewhilethefunctionofcarbongoestotheopposite.

6、Theelongationofthesheetdecreasesastheincreasingofstrength.Theeffectoftwostepscoolingprocessonmicrostructuremechanicalpropertiesiscomplex.Thedifferentstrengthclasssteelcanbemanufacturedbydifferentcoolingprocessinthesamech

7、emicalcomposition.KEYWDSAHSS，HSLA，complexphasesteel，martensitephasesteel，controlledrolling，controlledcooling作者簡介：張愛文(1972)，男，碩士，工程師；Email:zhangaw@汽車用鋼有很多品種，如圖1所示。傳統(tǒng)的低強(qiáng)度鋼(LSS)和高強(qiáng)度鋼(HSS)主要有無間隙原子鋼(IF)、高強(qiáng)度無間隙原子鋼(IFHS)、普碳軟鋼(M

8、ILD)、各向同性鋼(IS)、烘烤硬化鋼(BH)、碳錳鋼(CMn)以及低合金高強(qiáng)度鋼(HSLA)、雙相鋼(DP)、相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)等三個(gè)種類的部分低強(qiáng)度級別品種。傳統(tǒng)的高強(qiáng)鋼大多通過固溶、析出和細(xì)化晶粒作為主要強(qiáng)化手段。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益加劇，對車輛節(jié)能與安全的要求越來越高，車輛自重要求越來越輕以提高燃油經(jīng)濟(jì)性，于是先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(AHSS)或者超高強(qiáng)度鋼(UltraHSS)應(yīng)運(yùn)而生[1，2]。通?？?/p>

9、拉強(qiáng)度大于700MPa的鋼種定為先進(jìn)高強(qiáng)度鋼（AHSS）或者超高強(qiáng)度鋼，主要有以下五大類：低合金高強(qiáng)度鋼、雙相鋼、相變誘發(fā)塑性鋼、復(fù)相鋼(CP)、馬氏體鋼(MP)。先進(jìn)高強(qiáng)鋼主要通過相變進(jìn)行強(qiáng)化，組織中含有馬氏體、貝氏體和或殘余奧氏體。先進(jìn)高強(qiáng)鋼兼具高強(qiáng)度和較好的成形性，特別是加工硬化指數(shù)高，有利于提高沖擊過程中的能量吸收，以達(dá)到減重的同時(shí)保證安全性[3]。為了能夠經(jīng)濟(jì)、高效地生產(chǎn)這類先進(jìn)高強(qiáng)度鋼，將水作為合金元素來考慮，以期用廉價(jià)的合

10、金設(shè)計(jì)、軋制及控冷過程中的嚴(yán)格控制和多種冷卻模式來獲得先進(jìn)高強(qiáng)度鋼是目前第3頁共6頁圖2Q2試驗(yàn)鋼不同卷取溫度下的典型組織Fig.2OpticalmicrographsatdifferentcoilingtemperatureofteststeelQ2(a)ACC至600℃卷取，F(xiàn)P組織；(b)ACC至400℃卷取，B組織；(c)DQ至200℃卷取，M組織2.1.2碳含量對力學(xué)性能的影響0200400600800100012001002

11、00300400500600700卷取溫度℃屈服強(qiáng)度MPaM1(0.10CMnNb)M2(0.16CMnNb)M3(0.19CMnNb)0200400600800100012001400100200300400500600700卷取溫度℃抗拉強(qiáng)度MPaM1(0.10CMnNb)M2(0.16CMnNb)M3(0.19CMnNb)051015202530100200300400500600700卷取溫度℃延伸率％M1(0.10CMnNb)

12、M2(0.16CMnNb)M3(0.19CMnNb)0.100.120.140.160.180.200200400600800100012001400Rp0.2RmA80碳含量％強(qiáng)度MPa345678延伸率%圖3碳含量、卷取溫度對力學(xué)性能的影響Fig.3Effectofcarboncontentcoilingtemperatureonmechanicalproperties(a)屈服強(qiáng)度；(b)抗拉強(qiáng)度；(c)延伸率；(d)200℃DQ

13、圖3為卷取溫度與碳含量對力學(xué)性能的影響。由圖可知，隨著卷取溫度的降低，強(qiáng)度上升，延伸率下降，但延伸率數(shù)據(jù)波動(dòng)較大；在卷取溫度一定時(shí)，隨著碳含量的上升，強(qiáng)度上升，延伸率下降。M1～M3試驗(yàn)鋼為CMnNbTi系，除了碳含量不同外，其它元素含量基本相同。由圖3(a)、(b)還可知，碳含量對強(qiáng)度的影響在不同的卷取溫度時(shí)差別較大。在高溫卷取如600℃卷取時(shí)碳含量的變化對強(qiáng)度的影響很不明顯，隨著卷取溫度的降低，碳含量增加對強(qiáng)度增加的影響逐漸增大，尤