專利名稱：：一種高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及鋼鐵材料類，具體地說，本發(fā)明涉及熱軋鋼材，更具體地說，本發(fā)明涉及一種用于汽車車架的高強(qiáng)度熱軋鋼板。
背景技術(shù)：
：汽車車架一般由縱梁和橫梁組成，經(jīng)由懸掛裝置、前橋、后橋支承在車輪上，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度以承受汽車的載荷和從車輪傳來的沖擊。縱梁、橫梁一般采用沖壓或滾壓成形加工，隨著鋼板強(qiáng)度的提高，沖壓機(jī)的沖壓力需增加，沖壓后的回彈量也將增大，因此高強(qiáng)度大梁的成形一般采用滾壓成形。由于汽車車架一般采用冷加工成形，縱梁和橫梁之間采用鉚接、螺栓連接或焊接，車架承受發(fā)動機(jī)、車廂和裝載貨物的重量、經(jīng)受車輪的沖擊，因此汽車大梁用鋼板必須具備高的疲勞強(qiáng)度、較好的沖壓性能和冷彎性能，以適應(yīng)冷沖成型加工要求。為了提高汽車的裝載能力，重型汽車車架常采用雙梁、即主梁加副梁的方法，這不僅增加制造成本，也增加了汽車重量和燃油消耗。減重節(jié)能、降低排放是當(dāng)代汽車發(fā)展的方向，汽車工業(yè)對輕量化、安全、排放、成本控制及燃油經(jīng)濟(jì)性要求越來越高，這就驅(qū)使汽車工業(yè)采用高強(qiáng)度鋼板。汽車大梁用鋼板一般為微合金高強(qiáng)度鋼，具有較高屈強(qiáng)比，其厚度大都為5~10mm。國內(nèi)汽車用量最多的是屈服強(qiáng)度355MPa級大梁鋼板，如16MnL和09SiVL等大梁鋼板，少數(shù)汽車廠采用屈服強(qiáng)度500MPa級大梁鋼板，如QStE500TM。經(jīng)檢索，現(xiàn)有以卜一些專利文獻(xiàn)涉及熱軋汽車鋼板，其化學(xué)成分見表l。表l相關(guān)熱軋汽車鋼板的化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>中國專利申請200510100421.2涉及一種采用薄板坯連鑄連軋技術(shù)生產(chǎn)V-N微合金高強(qiáng)度鋼帶，其含氮量較高，利用薄板連鑄坯再結(jié)晶控軋細(xì)化晶粒和V(C,N)析出強(qiáng)化提高鋼帶的強(qiáng)度，鋼帶的屈服強(qiáng)度為420700Mpa。中國專利申請01820102.4涉及一種抗拉強(qiáng)度690MPa以上的高擴(kuò)孔高延展性的高強(qiáng)度熱軋薄鋼板，熱軋后采用兩段式冷卻，工藝較為復(fù)雜，屬鐵素體+貝氏體鋼，為了有利于鐵素體的析出，鋼中含Si比較高，它是以TiC和NbC的析出提高鋼的強(qiáng)度。中國專利申請200510047632.4涉及一種700MPa級高強(qiáng)度超細(xì)晶粒熱軋帶鋼，其含Nb量較高，板坯加熱溫度120(TC、終軋溫度790850°C、巻取溫度450600°C，鋼組織結(jié)構(gòu)為鐵素體加少量的貝氏體。中國專利申請200510047633.9涉及一種700MPa級F/B高強(qiáng)度熱軋帶鋼，它增加了C與Ti的含量，從而提高帶鋼的強(qiáng)度，但碳含量過高會影響鋼的冷成型性能。日本專利申請JP11343536涉及的是一種含有Cr的抗拉強(qiáng)度780MPa級卡車大梁和橋殼用高強(qiáng)度熱軋鋼板。考慮到汽車大梁鋼板不僅應(yīng)具有高強(qiáng)度、優(yōu)良冷成型等性能，且易于生產(chǎn)，成本低廉等因素，本發(fā)明者進(jìn)行了化學(xué)成分配比及工藝的研究，設(shè)計(jì)出了一種屈服強(qiáng)度在550750Mpa級的熱軋汽車大梁鋼板，從而完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的在于提供一種熱軋汽車大梁鋼板。本發(fā)明的另一個目的在于提供這種熱軋汽車大梁鋼板的制造方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個方面提供一種高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板，所述汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.05~0.10wt%、Si$0.10wt%、Mn:l.l0~1.85wt%.P^0.025wt%、S^0.0030wt%、Al:0.015~0.060wt%.N^0.0060wt%、Nb:0.015~0.050wt%、Ti:0.015~0.150wt%、Ca^0.0050wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中所述汽車大梁鋼板的化學(xué)成分中還包括V:0.015~0.150wt%。下面，對本發(fā)明汽車大梁鋼板的化學(xué)成分作用作詳細(xì)敘述。C:提高鋼板強(qiáng)度的元素，作為碳化物形成元素對強(qiáng)化鐵素體強(qiáng)度十分有利，但含碳量太高會降低鋼板的冷成形性能和焊接性能，含碳量太低不僅不能保證足夠的強(qiáng)度，而且會增加制造成本。因此本發(fā)明中碳含量控制在0.050.10wt^。Si:在鋼中起固溶強(qiáng)化作用，但含硅鋼易惡化鋼板的表面質(zhì)量，從而降低鋼的疲勞性能，因此最好把硅含量控制在0.10wt%以下。Mn:固溶強(qiáng)化元素，若含量過低會導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度不足，含量太高則會使鋼的塑性下降，本發(fā)明中Mn含量控制在1.101.85wt%。P、S:鋼中的雜質(zhì)元素，含量應(yīng)越低越好，本發(fā)明中P含量控制在0.025wt免以下、S含量控制在0.0030wt呢以下。Al:鋼中的脫氧元素，可減少鋼中的氧化物夾雜，純凈鋼質(zhì)，提高鋼板的成形性能和疲勞強(qiáng)度，一般，Al的含量控制在0.015~0.060wt%。Ti、Nb、V:有效細(xì)化晶粒、提高強(qiáng)度和韌性的元素，以碳化物和碳氮化物的形式存在于鋼中。Nb可明顯提高奧氏體未再結(jié)晶溫度，對細(xì)化晶粒有強(qiáng)烈的作用。Ti、V是碳化物形成元素，對提高鋼的強(qiáng)度有明顯的作用，本發(fā)明盡量控制Nb含量為0.015~0.050wt%、Ti含量為0.015~0.150wt%、V含量為0.015~0.150wt%。N:在鋼中以氮化物和碳氮化物形式存在，過多的N將消耗鋼中的鈦，形成對鋼塑性不利的TiN夾雜物，從而降低鋼的疲勞性能，因此在本發(fā)明鋼的化學(xué)成分中，控制N含量在0.0060wt免以下。Ca:可改變鋼中硫化物的形態(tài)，提高鋼板的塑性和韌性，因此本發(fā)明的鋼中加入了0.0050wt呢的Ca。本發(fā)明的第二個方面提供一種高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的制造方法，該方法包括冶煉、鑄造、加熱、軋制、冷卻、巻取工序，其中軋制工序在奧氏體區(qū)進(jìn)行，軋制變形量>80%，終軋溫度84090(TC，終軋后的鋼板冷卻至53060(TC巻取。在本發(fā)明鋼板的制造過程中板坯在奧氏體再晶界區(qū)進(jìn)行粗軋，通過軋制變形后的再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶粒，鋼板的變形量在80%以上，通過奧氏體低溫區(qū)的軋制變形，使奧氏體晶粒內(nèi)形成變形帶并因應(yīng)變誘發(fā)微合金元素的碳氮化物沉淀，細(xì)化奧氏體的相變產(chǎn)物，提高鋼板的韌性。終軋溫度控制在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)84090(TC，終軋溫度太低軋制負(fù)荷增加，加工困難，溫度太高細(xì)化晶粒效果差。本發(fā)明將巻取溫度控制在53060(TC，這樣保證了微合金的析出強(qiáng)化效果。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中所述加熱工序中的加熱溫度為1220~1250°C。加熱溫度一般控制在1220~1250°C，若溫度過低，微合金元素溶解不充分，特別是鈦元素的溶解，這樣就不能充分利用微合金元素的作用，從而使鋼的強(qiáng)度降低，但溫度過高也易使晶粒粗化，對提高鋼板韌性不利。在一個優(yōu)選實(shí)施方式中所述冷卻工序中的冷卻速度為30~50°C/s。對熱軋后的帶鋼進(jìn)行冷卻，冷卻速度最好為305(TC/s，若過低則會降低細(xì)晶強(qiáng)化的效果。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的熱軋汽車大梁鋼板采用普通的合金元素，生產(chǎn)易行，成本低廉，且鋼板具有良好的表面質(zhì)量，有較好的強(qiáng)塑性和強(qiáng)韌性配合。鋼板碳當(dāng)量低不用預(yù)熱就可以焊接，有良好的焊接性能，其疲勞強(qiáng)度也較高，650MPa級鋼板疲勞極限達(dá)到365Mpa，制造汽車大梁僅用8mm或10mm的單梁就可以了，而現(xiàn)有的355MPa級大梁鋼板16MnL的疲勞極限為220MPa，制造汽車大梁就需要8,厚的主梁附加5rara厚副梁或7mm厚的副梁。由此可見，和原來低強(qiáng)度大梁鋼板相比，用本發(fā)明的鋼板制造汽車車架可減薄鋼板厚度，達(dá)到減輕汽車自重降低燃油消耗的目的，有明顯的社會效益。具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，并不對本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.07wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.16wt%、P:0.01wt%、S:0.003wt%、Al:0.047wt%、N:0.0025wt%、Nb:0.015wt%、Ti:0.070wt%、Ca:0.0021wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度85(TC，終軋后的鋼板以5(TC/s的冷卻速度冷到565i:進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mra。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于122(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度86(TC，終軋后的鋼板以35'C/s的冷卻速度冷到575'C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為5mm。試樣3:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度88(TC,終軋后的鋼板以48TVs的冷卻速度冷到555'C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為3mm。實(shí)施例2本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.07wt%、Si:0.05wt%、Mn:1.45wt%、P:0.01wt%、S:0.002wt%、Al:0.040wt%、N:0.0048wt%、Nb:0.046wt%、Ti:0.10wt%、Ca:0.0045wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度85(TC，終軋后的鋼板以46。C/s的冷卻速度冷到585"C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于123(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度87(TC，終軋后的鋼板以37'C/s的冷卻速度冷到58(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實(shí)施例3本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.06wt%、Si:0.06wt%、Mn:1.85wt%、P:0.01wt%、S:0.002wt%、Al:0.043wt%、N:0.0038wt%、Nb:0.050wt%、Ti:0.15wt%、Ca:0.002wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度85(TC，終軋后的鋼板以42'C/s的冷卻速度冷到530。C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于123(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度89(TC，終軋后的鋼板以50'C/s的冷卻速度冷到560"C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實(shí)施例4本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.06wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.12wt%、P:0.011wt%、S:0.0029wt%、Al:0.042wt%、N:0.0024wt%、Nb:0.035wt%、Ti:0.079wt%、V:0.015wt%、Ca:0.0035wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度88(TC，終軋后的鋼板以43'C/s的冷卻速度冷到550'C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度86(TC，終軋后的鋼板以3CTC/s的冷卻速度冷到55(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實(shí)施銅5本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.07wt%、Si:0.04wt%、Mn:1.55wt%、P:0.011wt%、S:0.0029wt%、Al:0.060wt%,N:0.0027wt%、Nb:0.042wt%、Ti:0.11wt%、V:0.020wt%、Ca:0.0025wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度88(TC，終軋后的鋼板以48'C/s的冷卻速度冷到55(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于123(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度90(TC，終軋后的鋼板以37。C/s的冷卻速度冷到59(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8nun。實(shí)施例6本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.05wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.80wt%、P:0.007wt%、S:0.0038wt%、Al:0.041wt%、N:0.0015wt%、Nb:0.044wt%、Ti:0.15wt%、V:0.024wt%、Ca:0.0019wt%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度86(TC，終軋后的鋼板以49'C/s的冷卻速度冷到560'C進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度88(TC，終軋后的鋼板以46TVs的冷卻速度冷到55(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實(shí)施例7本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含-C:0.06wt%、Si:0.03wt%、Mn:1.43wt%、P:0.0053wt%、S:0.005lwt%、Al:0.050wt%、N:0.0038wt%、Nb:0.032wt%、Ti:0.015wt%、V:0.055wt%、Ca:0.0037wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于122(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度88(TC，終軋后的鋼板以33tVs的冷卻速度冷到59(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度84(TC，終軋后的鋼板以37。C/s的冷卻速度冷到60(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實(shí)施例8本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.075wt%、Si:0.01wt%、Mn:l,43wt%、P:0.0053wt%、S:0.0046wt%、Al:O細(xì)wt呢、N:0.0023wt%、Nb:0.039wt%、Ti:0.025wt%、V:0.074wt%、Ca:0.0034wt%,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于1220。C加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%,終軋溫度850。C，終軋后的鋼板以46XVs的冷卻速度冷到58(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8ran。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于125(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%,終軋溫度88(TC，終軋后的鋼板以39TVs的冷卻速度冷到60(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。實(shí)施例9本發(fā)明高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C:0.10wt%、Si:0.02w恢、Mn:1.85wt%、P:0.0058wt%、S:0.0019wt%、Al:0.051wt%、N:0.0030wt%、Nb:0.050wt%、Ti:0.025wt%、V:0.150wt%、Ca:0.0023wt%,余量為Fe9和不可避免的雜質(zhì)。試樣l:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于122(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%，終軋溫度88(TC，終軋后的鋼板以47tVs的冷卻速度冷到60(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試樣2:按上述化學(xué)成分冶煉鋼水，鑄造成鋼坯后，于122(TC加熱后，在奧氏體區(qū)進(jìn)行軋制，軋制變形量大于80%,終軋溫度88(TC,終軋后的鋼板以5(TC/s的冷卻速度冷到55(TC進(jìn)行巻取，巻取后空冷至室溫，鋼板厚度為8mm。試驗(yàn)例1按標(biāo)準(zhǔn)GB/T228-2002對本發(fā)明實(shí)施例1-9中的熱軋汽車大梁鋼板試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試，測試結(jié)果表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1、一種高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板，其特征在于，所述汽車大梁鋼板的化學(xué)成分包含C0.05～0.10wt％、Si≤0.10wt％、Mn1.10～1.85wt％、P≤0.025wt％、S≤0.0030wt％、Al0.015～0.060wt％、N≤0.0060wt％、Nb0.015～0.050wt％、Ti0.015～0.150wt％、Ca≤0.0050wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板，其特征在于，在所述汽車大梁鋼板的化學(xué)成分中還包括V:0.015~0.150wt%。3、權(quán)利要求l所述的高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板的制造方法，包括冶煉、鑄造、加熱、軋制、冷卻、巻取工序，其特征在于，軋制工序在奧氏體區(qū)進(jìn)行，軋制變形量〉80%，終軋溫度840~900°C，終軋后的鋼板冷卻至530~600°(3巻取。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述加熱工序中，加熱溫度為1220~1250°C。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造方法，其特征在于，在所述冷卻過程中，冷卻速度為30~50°C/s。全文摘要本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)度熱軋汽車大梁鋼板，其化學(xué)成分包含C0.05～0.10wt％、Si≤0.10wt％、Mn1.1～1.85wt％、P≤0.025wt％、S≤0.0030wt％、Al0.015～0.060wt％、N≤0.0060wt％、Nb0.015～0.050wt％、Ti0.015～0.150wt％、Ca≤0.0050％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供了所述鋼板的制造方法，包括控軋控冷工藝。采用上述化學(xué)成分配比以及合理的生產(chǎn)工藝，使得本發(fā)明熱軋汽車大梁鋼板的屈服強(qiáng)度可達(dá)550～700MPa級，具有優(yōu)良的冷成型性能及較高的疲勞強(qiáng)度，適用于制造汽車車架縱梁橫梁等構(gòu)件。文檔編號C22C38/14GK101565794SQ20081003641公開日2009年10月28日申請日期2008年4月22日優(yōu)先權(quán)日2008年4月22日發(fā)明者徐嘉春,徐國棟,冰梅,黃鎮(zhèn)如申請人:寶山鋼鐵股份有限公司