汽车结构用590MPa级热轧双相钢的开发

2008年2月・第25卷・第1期Feb.2008　Vol.25　No.1

轧 钢STEEL ROLL IN G

汽车结构用590MPa 级热轧双相钢的开发

董瑞峰1,2,孙丽钢1,2,刘　哲1,刘彦春3,王国栋3

(1.包钢集团公司薄板坯连铸连轧厂,内蒙古　包头　014010;2.内蒙古科技大学材料学院,

内蒙古　包头　014010;3.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁　沈阳　110004)摘　要:以低C 2Mn 钢为原料,在包钢薄板坯连铸连轧生产线上,采用层流冷却和超快速冷却工艺,开发出厚度为4～11mm 的590MPa 级热轧双相钢;组织为铁素体+马氏体,马氏体体积分数为8%～12%;抗拉强度为590～620MPa ,屈服强度为385～455MPa ,断后总伸长率为30%～35%。试用于重型卡车的车轮轮辐,使用性能良好。

关键词:CSP 生产线;热轧双相钢;层流冷却;超快速冷却

中图分类号:T G 142.1 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2008)01-0009-04

Development of 590MP a Dual 2phase H ot Strip Steel for Automobile Structure

DON G Rui 2feng 1,2,SUN Li 2gang 1,2,L IU Zhe 1,L IU Yan 2chun 3,WAN G Guo 2dong 3

(1.Baotou Iron &Steel (Group )Co.,Ltd.,Compact Strip Production Plant ,Baotou 014010,China ;

2.College of Material and Metallurgical of IMUST ,Baotou 014010,China ;

3.The State Key Lab of Rolling and Automation ,Nort heastern University ,Shenyang 110004,China )

Abstract :An industrial experiment of developing 590MPa grade dual 2phase hot strip steel using laminar cooling +ultra 2fast cooling technology on Baotou CSP line was introduced in the present work.The 4～11mm thick 2ness test dual 2phase steel with C 2Mn raw material was produced by using thin 2slab continuous casting ,continu 2ous rolling ,laminar cooling and ultra 2fast cooling process.The microstructures of the test dual 2phase steel are ferrite +martensite.The volume f raction of martensite is 8%～12%,the tensile strength is 590～620MPa ,the yield strength is 385～455MPa ,the total elongation is 30%～35%.The wheel disk of heave 2duty truck with the good formability was made of the test dual 2phase steel.

K ey w ords :CSP line ;hot rolled dual 2phase steel strip ;laminar cooling ;ultra 2fast cooling

收稿日期:2007-08-30 收修改稿日期:2007-10-18

作者简介:董瑞峰(1972-),女(汉族),内蒙古呼和浩特人,高级工程师,硕士。

在一辆汽车中,钢板重量占整个车体重量的83%以上,因此采用低合金高强度钢板代替传统

的低碳钢板,对提高汽车结构强度、减轻汽车质量、降低油耗具有非常重要的意义。早期的低合金高强度钢板,常采用固溶强化、沉淀强化等手段,虽然也达到了强化的目的,但却降低了钢板的塑性,给构件成形带来了困难,甚至在延展加工中严重开裂。在钢板成形工艺上虽也作了许多努力和改进,但屈服强度大于450M Pa 的低合金高强度钢板的成形问题仍然难以解决。因此,铁素体

+马氏体双相钢便应运而生[1]。

目前,日本的川崎制铁、神户制铁、日本钢管、住友金属和新日铁5个钢铁公司已经生产出了双相钢。其低强度级别、薄规格产品主要用于制作车身外部面板、车盖板、车顶内板、门外部面板、行李盖板等,以改善冲压成形性和压痕抗力;高强度级别产品用于撞击横梁、保险杠加强体、车轮的轮辐和轮盘,以减薄规格,降低路面噪声和汽车总重量,从而降低油耗。

热轧双相钢以其高强度和高成形性能,以及

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较冷轧产品低的成本优势,一直受到国际钢铁制造业及相关行业的关注,在汽车制造业中,双相钢已成为延续钢铁材料较其他代用材料具有竞争力的材料。

包钢集团公司CSP厂自2005年成功研制出540M Pa级热轧双相钢[2,3]后,经2年设备改造、成分优化及工艺摸索,于2007年4月实现了工业化生产。同时,为了进一步适应汽车的减重节能需求,满足轿车、卡车车轮的减量化要求,包钢CSP 厂又成功开发出厚度为4～11mm的590MPa级热轧双相钢,且具备了工业化生产能力。

1　试验钢化学成分

包钢CSP厂开发的热轧双相钢采取循环经济的第1原则———“减量化”原则设计双相钢成分,以低成本的普碳钢为原料,钢中除Si、Mn外,不含任何其他合金成分。冶炼成分范围见表1。较低的碳含量,可以避开“包晶区”,使板坯的表面质量得到充分保证,从而能够有效避免由于板坯表面质量问题对最终力学性能造成的不良影响。

表1　试验钢化学成分wt%

C Si Mn P S

≤0.07≤0.50≤1.60≤0.015≤0.005

2　生产工艺过程

图1为包钢CSP线及“超快速”冷却设备布置简图,“超快速”冷却设备安装在层流冷却装置与1#卷取机之间。590M Pa级热轧双相钢的生产工艺为:铁水预处理→210t转炉顶底复合吹炼→L F精炼处理→薄板坯连铸→隧道炉内均热→6机架热连轧→层流冷却+超快速冷却→卷取。根据东风汽车集团车轮厂、一汽集团车轮公司和济宁车轮厂等车轮制造厂家提出的规格需求,成品厚度分别为4、5、6、7、8、9、10和11mm

。

图1　包钢CSP线及超快速冷却设备布置简图

轧后在线取样,根据国家标准制成标准拉伸试样、金相试样,在M TS拉伸试验机上测量力学性能,以L EPERA试剂(1%Na2S2O5水溶液+ 4%苦味酸酒精溶液)腐蚀金相试样,用L EICA 图像分析仪拍摄微观组织照片。

3　试验结果

3.1　试验双相钢的力学性能

表2为双相钢实测力学性能和日本J IS G3134:2006产品标准对比情况。屈服强度取均匀变形最初0.2%处的应力值(R p0.2)。可以看出,厚4～11mm所有规格钢带力学性能均满足日本标准J IS G3134中改进型热轧双相钢SPF H590Y的各项指标要求。

表2　热轧双相钢力学性能

钢种卷号厚度/mm宽度/mm 屈服强度

R p0.2/MPa

抗拉强度

R m/MPa

伸长率

A50%

冷弯180°

DP59014125044561530.0完好25125045060032.5完好

36125043559034.0完好

47125044559535.0完好

58125044560531.0完好

69125042559032.5完好

710125045559533.5完好

811150038562031.5完好SPF H590Y J ISG3134:2006≥325≥590≥24(6mm)

图2为试验钢典型拉伸曲线,可以看出,拉伸曲线上无屈服平台,具有较快的初始硬化速率,表明钢带具有良好的冲压成形性能。

3.2　试验钢冲击韧性

图3为试验钢从常温至-60℃系列温度Charp y V型冲击试验结果。厚6～10mm钢带冲击试样尺寸为5mm×10mm×55mm,厚11mm 钢带冲击试样尺寸为10mm×10mm×55mm,试验方向为纵向。由图3可见,厚6～10mm钢带在-60℃时冲击功大于69J,厚11mm钢带在-40℃时冲击功大于50J,这表明试验钢带均具有良好的低温冲击韧性。

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・轧 钢 2008年2月出版