CN111893385A - 一种汽车车桥桥壳用钢板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车车桥桥壳用钢板及制备方法。所述钢板的化学成分，按重量百分比含量计，为：C：0.12％‑0.20％、Si：0.20％‑0.50％、Mn：1.00％‑1.70％、S≤0.015％、P≤0.020％、Nb≤0.6％，V≤0.07％，Ti：0.015‑0.040％，其余为Fe和微量杂质。本发明通过Nb、V、Ti等合金元素的复合添加，合理的Si、Mn含量设计，通过4300mm双机架轧制、控制冷却等工艺技术的实施，获得了带状组织小于3级，下屈服强度大于490MPa、抗拉强度大于610MPa、断后延伸率大于17％，0度冲击功大于47J的汽车桥壳用钢。轧制及性能稳定，满足了批量生产的需要。

Description

一种汽车车桥桥壳用钢板及制备方法
技术领域
本发明属金属材料加工技术领域，具体地，涉及一种汽车车桥桥壳用钢板及制备方法。
背景技术
随着国民经济的持续发展，物流越来越畅通，货物运输量在持续飙升，重型卡车的需求也越来越大。2020年重卡销量有望达到120万辆。汽车车桥是通过悬架和车架(或承载式车身)相连，两端安装汽车车轮的桥式结构。其所需的制备材料也逐步向高强的方向发展。
目前，现有技术中关于汽车车桥桥壳用钢板的申请(例如专利申请CN201610687537.9)，所涉及的产品强度较低(370MPa)，级别相对较低，不能满足目前大载重吨运输车辆的要求，车辆升级换代受到限制。
发明内容
针对轧钢领域现有技术中的上述问题，本发明目的是提供一种汽车车桥桥壳专用高强度钢板及制备方法，该方法制备的钢板具有强度高、力学性能稳定、带状组织良好等特点。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
本发明的一方面提供了一种汽车车桥桥壳用钢板，为确保钢板拉伸强度、韧性的匹配，钢中添加多种合金元素通过细晶、固溶等手段实现材料强化，所述钢板的化学成分，按重量百分比含量计，为：C：0.12％-0.20％、Si：0.20％-0.50％、Mn：1.00％-1.70％、S≤0.015％、P≤0.020％、Nb≤0.6％，V≤0.07％，Ti：0.015-0.040％，，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
作为优选，所述钢板厚度规格为11-17mm。
作为优选，所述钢板的性能同时满足下列条件：钢板的下屈服强度大于490Mpa，抗拉强度大于610Mpa，断后延伸率大于17％，0度冲击功大于47J，带状组织小于3级。
上述钢板的化学成分设计原理如下：
碳(C)：碳作是钢中提高强度最有效的元素之一，是材料获得强度的主要合金元素。
锰(Mn)：锰是重要的强韧化元素和良好的脱氧剂，太低的Mn则不能保证钢板的强度，但太高的含量对中心偏析造成影响，不利于带状组织的控制。
铌(Nb)：铌是强碳氮化合物形成元素，提高钢的奥氏体再结晶温度。奥氏体可以在更高的温度下轧制，同时，在控制轧制连续冷却过程中可以析出强化。
钒(V)：钒是一种强化元素，在材料中不仅能够发挥成点强化作用，而且可以通过促进晶内铁素体形核，有效细化铁素体晶粒，提高钢板的强度。
钛(Ti)：钛是强氮化物元素，能够有效钉扎奥氏体晶界；同时钛有助于控制奥氏体晶粒长大，对焊接性能有利。
磷(P)：P是有害元素，晶界偏析元素，应当尽量降低钢中P含量。
硫(S)：硫在钢中形成硫化物，对钢的韧性不利。因此，应当尽量降低钢中硫含量以减少硫化物数量和级别。
本发明的一方面提供了一种汽车车桥用钢板的制备方法，所述制备方法的工艺环节包括钢坯加热、成型轧制、控制轧制、控制冷却，其中：
1)钢坯加热条件：采用厚度为150-250mm连铸板坯，板坯温度控制在1150℃～1230℃，加热速度9-11min/mm。为确保最终成型轧制后钢板的产品性能，板坯采用常温装炉。
2)轧制条件：钢坯精轧开轧温度为900～1000℃，钢坯精轧开轧厚度为成品钢板厚度的4-6倍。
3)钢板水冷：轧后钢板进行水冷，终冷温度为610-650℃，冷却速度5-7℃/s。
作为优选，所述步骤1)中板坯采用常温装炉；板坯加热到板坯工艺温度后，必须进行保温，保温时间不低于20分钟。
作为优选，所述步骤2)中钢板的轧制生产分为成型阶段、粗轧阶段和精轧阶段，其中成型阶段是通过小的压下量获得厚度精确的板坯，粗轧阶段是实现钢板的宽度控制，并将中间坯控制在工艺要求的厚度范围，精轧阶段将钢板轧制成规定的产品厚度。其中，成型阶段和粗轧阶段连续轧制，其粗轧的开轧温度由钢坯加热温度控制，采用大压下量模式，保证至少两道次的压下量控制在15％以上。同时，将中间坯控制在规定的厚度范围之内，即4-6倍的成品厚度。精轧阶段轧制前进行温度控制，即精轧开轧温度控制在900-1000℃。
进一步优选，粗轧阶段轧制过中，增大道次压下量，保证至少两道次的压下量控制15％-17％。
作为优选，所述步骤3)中控制冷却(水冷)控制带状组织。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)本发明通过Nb、V、Ti等合金元素的复合添加，合理的Si、Mn含量设计，通过4300mm双机架轧制、控制冷却等工艺技术的实施，获得了轧制及性能稳定的汽车桥壳用钢，满足了批量生产的需要。
2)本发明对所需钢板成分、轧制工艺、冷却工艺等进行了全面的设计、优化，实现了控轧控冷条件下车桥桥壳用高强钢板的生产，形成了10-17mm屈服强度大于490MPa钢板的稳定生产。钢板的强度、韧性、断面收缩率、低温冲击性能、带状组织等各项指标均满足用户的需要，为汽车车桥桥壳用用板的生产提供了新的方法。
3)由于材料强度不同，现有技术与本发明的材料成分及工艺不同，现有采用控制轧制方法生产，本发明采用控制轧制+控制冷却工艺生产，工艺差别大；另外，本发明材料对带状组织提出了要求，对于材料的抗疲劳性能方面有大的提高。
附图说明
图1为本发明实施例1所得16mm金相组织结构图。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述。
实施例1
根据本发明的方法所生产的钢板的化学成分及重量百分比含量为：C：0.15％、Si：0.31％、Mn：1.42％、S：0.003％、P：0.013％、Nb：0.047％，V：0.31％，Ti：0.02％。
本实施例的一种汽车车桥桥壳用钢板及制备方法如下：
(1)冶炼：铁水经过KR预处理、120吨顶底复吹转炉冶炼、120吨LF钢包炉精炼、120吨RH真空脱气精炼及板坯连铸机等工艺过程制得断面尺寸为200mm×1500mm的连铸坯，采用步进梁式加热炉进行加热。
(2)板坯尺寸200*1800mm
(3)钢坯加热：钢坯采常温装炉加热，装炉前钢坯的温度为20℃～35℃。钢坯出炉温度控制在1180℃～1220℃。
(4)轧制条件：采用4300mm双机架轧制成钢板，成品钢板厚度为11mm。钢坯精轧开轧温度为970℃，钢坯精轧开轧厚度为成品钢板厚度的5倍。
(5)双机架共轧制14道次，其中粗轧共轧制7道次，精轧轧制7道次。
(6)水冷速度控制在6℃/s。
实施例2
根据本发明的方法所生产的钢板的化学成分及重量百分比含量为：C：0.15％、Si：0.31％、Mn：1.42％、S：0.003％、P：0.013％、Nb：0.047％，V：0.31％，Ti：0.02％。
本实施例的生产制备方法同实施例一，区别在于：
(1)钢坯尺寸采用250*2000mm；
(2)钢板最终轧制厚度为16mm，钢坯精轧开轧温度为960℃，钢坯精轧开轧厚度为成品钢板厚度的4倍。
(3)双机架轧制共18道次，其中粗轧机轧制11道次，精轧机轧制7道次。
对以上实施例1、实施例2中制备的汽车车桥用钢板进行力学性能测试，试样结果如表1和表2所示。
表1根据本发明的力学性能
Figure BDA0002613093970000041
表2根据本发明的低温冲击功性能
Figure BDA0002613093970000042
本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种汽车车桥桥壳用钢板，其特征在于，所述钢板的化学成分含量，按重量百分比计，为：C：0.12％-0.20％、Si：0.20％-0.50％、Mn：1.00％-1.70％、S≤0.015％、P≤0.020％、Nb≤0.6％，V≤0.07％，Ti：0.015-0.040％，，其余为Fe和不可避免的微量杂质。
2.根据权利要求1所述的汽车车桥桥壳用钢板，其特征在于，所述钢板厚度规格为11-17mm。
3.根据权利要求1所述的汽车车桥桥壳用钢板，其特征在于，所述钢板的下屈服强度大于490Mpa，抗拉强度大于610Mpa，断后延伸率大于17％，0度冲击功大于47J，带状组织小于3级。
4.一种权利要求1-3任一所述的汽车车桥桥壳用钢板的制备方法，包括以下步骤：
1)钢坯加热：采用厚度为150-250mm连铸板坯，板坯温度控制在1150℃～1230℃，加热速度9-11min/mm；
2)轧制：钢坯精轧开轧温度为900～1000℃，中间坯精轧开轧厚度为成品钢板厚度的4-6倍；
3)钢板水冷：轧后钢板进行水冷，终冷温度为610-650℃，冷却速度5-7℃/s。
5.根据权利要求4中所述的汽车车桥桥壳用钢钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中板坯采用常温装炉；板坯加热到板坯温度后，进行保温，保温时间不低于20分钟。
6.根据权利要求4中所述的汽车车桥桥壳用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中钢板的轧制生产分为成型阶段、粗轧阶段和精轧阶段，其中，粗轧阶段轧制过中，至少两道次的压下量控制在15％以上。
7.根据权利要求4所述的汽车车桥桥壳用钢板的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中水冷控制带状组织。
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