CN102312155A

CN102312155A - 一种高屈强比的热轧酸洗板

Info

Publication number: CN102312155A
Application number: CN201110280975A
Authority: CN
Inventors: 常连霞; 应善强; 张连玉; 张建振; 李凤华; 朱士凤; 徐香秋; 苏瑛; 徐杰
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明一种高屈强比的热轧酸洗板，其特征在于按重量比（Wt%）由以下化学元素组成：C：0.04-0.06，S：0.007-0.010，P：0.015-0.020，Mn：0.15-0.35，Si：0.02-0.03，Als：0.030-0.060。其解决了汽车车身减重问题，提高其结构强度和加工工艺性能，降低生产成本，同时提高了车身强度，加强了安全性。

Description

一种高屈强比的热轧酸洗板

技术领域

本发明涉及一种高屈强比的热轧酸洗板，属于对J5系列驾驶室金属板材的优选设计的技术领域。

背景技术

全球汽车工业的迅猛发展以及激烈的市场竞争对汽车用金属板材的高性能、低成本提出越来越高的要求。节能、降耗、安全、经济已经成为产品具有生命力的必备条件之一。热轧酸洗板是板带材生产发展的一类新兴产品，是介于热轧板和冷轧板之间的中间产品，较好的表面质量、厚度公差、加工性能使其成为部分热轧板和冷轧板的理想、经济的替代品。随着轧钢技术工艺的不断发展，热轧薄板的性能正向冷轧板接近，使“以热代冷”在技术上得以实现。尤其在汽车行业应用广泛，如日本马自达系列轿车副车架、轮辋、加强梁等零部件；韩国现代集团生产的轿车系列中也有广泛应用。据国外统计，厚度大于1.2mm的热轧带钢可取代冷轧钢总量的21%，厚度大于1.0mm的热轧带钢可取代冷轧带钢总量的34%，热轧酸洗板替代部分冷轧板和热轧板，正成为一种趋势。目前，国内在一些引进轿车车型上如一汽捷达、奥迪系列、马自达6等车型正逐步应用热轧酸洗板，但在国内重卡上的批量应用，尤其超深冲高屈强比的热轧酸洗板尚属空白。在一定的抗拉强度水平下，高屈强比热轧酸洗板的研发，增加了材料的使用应力，挖掘了材料的潜力，节约了钢材。高屈强比热轧酸洗版（GQRS）的发明打破了J5系列卡车驾驶室钢板选材上，依据增加普通冷轧钢板厚度,提高结构强度的传统方法。用高屈强比的热轧酸洗板GQRS来替代普通冷轧板，应用于变形较简单，成型性要求不高的支撑板及加强板类零件，保安零部件及变形复杂的支撑梁部件，可替代120余种零部件。该成果减轻了卡车重量的同时，每吨节约500-700元左右，年节约成本预计达190万余元，同时提高了零部件的工艺性能，增强了产品的市场竞争力，为批量生产多种热轧酸洗板零部件提供了科学依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高屈强比的热轧酸洗板，其用于一汽J5系列驾驶室金属板材GQRS，屈强比实测值可达0.75～0.83，伸长率达40%以上，材料强度比低碳钢冷轧板提高15%～20%，与普通的热轧酸洗板相比，屈服强度提高约20%，抗拉强度提高约10%，屈强比提高约15% （如表1），其力学性能检测数据（表2）也证实了该板材强韧并兼的综合性能显著提高；在中重型卡车上实现“以热代冷”，解决了汽车车身减重问题，提高其结构强度和加工工艺性能，降低生产成本，同时提高了车身强度，加强了安全性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高屈强比的热轧酸洗板，其特征在于按重量比（Wt%）由以下化学元素组成： C 0.04- 0.06，S0.007-0.010，P0.015-0.020，Mn0.15-0.35 ，Si0.02-0.03，Als 0.030-0.060。

本发明的积极效果是原本J5系列卡车驾驶室用板材采用冷轧板，依靠增加板厚来提高强度，为得到高屈强比的热轧酸洗板，重新设计了Mn和Als含量，保证钢中珠光体的比例和AlN对晶界有效的钉扎作用；通过严格控制钢中夹杂物，控制钢中AlN的析出，使热轧板卷保持一定比例的{111}织构，连铸过程中保证恒拉速，高温轧制、稳定卷取。采用国内独有的板卷热轧平整和酸后平整工艺，平整采用恒延伸模式，保证板材板形质量的同时，更好的消除板材残余应力和屈服平台等工艺。

J5系列卡车驾驶室中因各部件承载、功能、位置的不同，对材料的要求也不同。热轧酸洗板具有较好的表面质量、厚度公差、加工性能，以此替代传统的低碳冷轧板生产的汽车零部件在保证表面质量使用要求的前提下，有效的降低采购成本。同时试验数据也表明，研发的GQRS，有更低的减薄率，在保证成型性的同时，强度大幅度提高，可以达到减重的目的。高屈强比热轧酸洗板完全可以满足支撑板、加强板类零件，以及支撑梁部件的性能要求。即提高了驾驶室的使用性能又优化了汽车结构设计。

本发明借助计算机辅助工程（CAE）分析手段对所设计的零件在计算机上模拟板料冲压成型的全过程，分析材料的流动、厚度的变化、破坏、起皱、回弹，以及残余应力和应变，从而判断产品设计和冲压工艺方案的合理性，显著地减少试模次数，缩短新产品开发周期，并降低开发成本。通过CAE分析新旧材料下同种零件的成型性能和结构强度表明，所研发的GQRS完全可以替代传统的冷轧板，并且表现出良好的成型性能和力学性能，从而达到减重的目的。

对不同批次、不同厚度的样品进行了各种力学性能参数的检测，拉伸试验取样方法按照GB/T 2975，试验方法按照GB/T 228，具体数据如表2。

Figure 2011102809750100002DEST_PATH_IMAGE003

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1：

对多种零件进行了冲压成形并装车运行，结果表明GQRS完全可以替代普通冷板，并且显示出良好的力学性能和冲压性能。目前一汽J5系列卡车驾驶室使用的是普通冷板St13、St14，我们将研发的高屈强比热轧酸洗板应用到该车型上，首先对该材料化学成分和力学性能进行了设计，现行的生产工艺进行了控制。另外，在一定抗拉强度下，按重量比（Wt%）由以下化学元素组成： C 0.04，S 0.007，P0.015，Mn0.18 ，Si0.02，Als 0.040。为了获得较高屈强比，轧制过程严格控制各个条件，得到较为细化的晶粒，金相组织为铁素体加少量的珠光体。

模拟成形的扩孔试验和杯突试验证明，GQRS材料具有良好的成形性能，能满足零部件的加工需求。

（1）扩孔试验

试验在BCS-30D通用板材成形性能试验机上进行。试样直径100 mm，预制圆孔初始直径16 mm，压边力设定值10 kN，试验速度10 mm/min。表3、表4分别为1号、2号样板扩孔率测量结果。

（2）杯突试验

试样尺寸90 mm×500 mm，压边力设定值10 kN，试验速度10 mm/min，凸模钢球直径20 mm。试验按GB 4156进行。表5、表6分别为1号、2号样板杯突试验结果。

Figure 2011102809750100002DEST_PATH_IMAGE005

实施例2：

借助CAE分析手段，对所设计的零件模拟板料冲压成形的全过程，从而判断产品设计和冲压工艺方案的合理性。新旧材料下同种零件的成形性能和结构强度分析表明，所研发的GQRS完全可以替代传统的冷轧板，并且显示出良好的成型性能和力学性能，可在一定程度上能达到减轻重量的目的。

首先对变形较为简单、成形性要求不高的悬置加强板进行了CAE模拟分析，结果显示两种材料在力学上均能满足成形条件，完全可以实现替代，用GQRS冲压成型后已经装车试运行。

之后，又对变形较为复杂的梁类零件进行了CAE模拟分析，在相同压边力条件下， GQRS与普通冷板之间完全可以实现替代，并且GQRS材料显示出更低的减薄率，如表7，用GQRS冲压成型后的前纵梁零件已经装车试运行。

实施例3

高屈强比的热轧酸洗板按重量比（Wt%）由以下化学元素组成： C 0.06，S 0.010，P 0.020，Mn 0.35 ，Si 0.03，Als 0.060。

对多种零件进行了冲压成型，并装车运行，结果显示，性能良好，GQRS完全可以替代普通冷板，并且显示出良好的力学性能和冲压性能。用此种高屈强比热轧酸洗板加工成的部分复杂典型冲压零件如表8所示。

Figure 2011102809750100002DEST_PATH_IMAGE007

实施例4

高屈强比的热轧酸洗板按重量比（Wt%）由以下化学元素组成： C 0.04，S 0.009，P 0.012，Mn 0.19 ，Si0.03 Als 0.048。用此种高屈强比热轧酸洗板加工成的部分典型冲压零件如表9所示。

Claims

1.一种高屈强比的热轧酸洗板，其特征在于按重量比（Wt%）由以下化学元素组成： C 0.04- 0.06，S0.007-0.010，P0.015-0.020，Mn0.15-0.35 ，Si0.02-0.03，Als 0.030-0.060。