| 专利名称： | 一种汽车桥壳钢及其制备方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Automotive axle housing steel and preparation method thereof | ||
| 专利号： | CN201510100044.6 | 申请时间： | 20150306 |
| 公开号： | CN104630629A | 公开时间： | 20150520 |
| 申请人： | 河北普阳钢铁有限公司 | ||
| 申请地址： | 056305 河北省邯郸市武安市阳邑镇河北普阳钢铁有限公司 | ||
| 发明人： | 付中原; 陈建超; 刘生学; 程德朝 | ||
| 分类号： | C22C38/14; C21C5/28; C21D8/02 | 主分类号： | C22C38/14 |
| 代理机构： | 石家庄新世纪专利商标事务所有限公司 13100 | 代理人： | 陈建民; 李志民 |
| 摘要： | 本发明涉及一种汽车桥壳钢其包括如下重量百分比的各组分：C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明还涉及制备上述汽车桥壳钢的方法，包括转炉冶炼、LF精炼、浇注、粗轧和精轧。本发明通过添加较少的合金元素Ti和Nb，并控制N含量以及控轧控冷工艺，获得了600MPa级钢材且其具有优异的力学性能及成型性能。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to automotive axle housing steel. The automotive axle housing steel comprises the following components in percentage by weight : 0.06-0.10% of C, 0.20-0.40% of Si, 1.30-1.50% of Mn, less than or equal to 0.025% of P, less than or equal to 0.008% of S, 0.020-0.040% of Als, 0.010-0.015% of Nb, 0.050-0.080% of Ti and the balance of Fe and unavoidable impurities. The invention also relates to a preparation method of the automotive axle housing steel. The preparation method comprises the following steps of converter smelting, LF refining, casting, roughing and finishing. By adding less alloying elements Ti and Nb and controlling the content of N and controlled rolling and cooling process, 600MPa-grade steel is obtained and has excellent mechanical properties and formability. | ||
1.一种汽车桥壳钢，其特征在于其包括如下重量百分比的各组分： C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于其包括如下步骤： （1）经转炉冶炼、LF精炼、浇注后得到铸坯，所得铸坯的各组分的重量百分比为：C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质； （2）将铸坯在加热炉内加热，加热段温度为1150~1280℃，均热段温度为1120~1200℃，总加热时间为180min以上； （3）对步骤（2）处理后的铸坯进行粗轧，粗轧开轧温度为1050~1100℃，轧制道次为5-7道，获得厚度为50~65mm的中间坯； （4）对经步骤（3）粗轧后的中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为880~920℃，精轧终轧温度780~820℃，精轧的最后3道次的总压下率不低于15%，精轧后得到的钢板进入层流冷却装置进行冷却，终冷温度为680~720℃之间，冷却速率控制在5.5~8.5℃/s之间；得到厚度为12~18mm的汽车桥壳钢。
3.根据权利要求2所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述转炉冶炼采用顶底复吹转炉炼钢法，转炉炉底吹氩气，转炉炉顶吹氧气。
4.根据权利要求3所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述LF精炼前加入NbFe来调整铸坯中的Nb含量。
5.根据权利要求4所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述LF精炼处理前进行造白渣控铝脱氧。
6.根据权利要求5所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述造白渣控铝脱氧后加入TiFe来调整铸坯中的Ti含量。
7.根据权利要求2所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述浇注过程为保护浇注。
1.一种汽车桥壳钢，其特征在于其包括如下重量百分比的各组分： C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.一种权利要求1所述的汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于其包括如下步骤： （1）经转炉冶炼、LF精炼、浇注后得到铸坯，所得铸坯的各组分的重量百分比为：C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质； （2）将铸坯在加热炉内加热，加热段温度为1150~1280℃，均热段温度为1120~1200℃，总加热时间为180min以上； （3）对步骤（2）处理后的铸坯进行粗轧，粗轧开轧温度为1050~1100℃，轧制道次为5-7道，获得厚度为50~65mm的中间坯； （4）对经步骤（3）粗轧后的中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为880~920℃，精轧终轧温度780~820℃，精轧的最后3道次的总压下率不低于15%，精轧后得到的钢板进入层流冷却装置进行冷却，终冷温度为680~720℃之间，冷却速率控制在5.5~8.5℃/s之间；得到厚度为12~18mm的汽车桥壳钢。
3.根据权利要求2所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述转炉冶炼采用顶底复吹转炉炼钢法，转炉炉底吹氩气，转炉炉顶吹氧气。
4.根据权利要求3所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述LF精炼前加入NbFe来调整铸坯中的Nb含量。
5.根据权利要求4所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述LF精炼处理前进行造白渣控铝脱氧。
6.根据权利要求5所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述造白渣控铝脱氧后加入TiFe来调整铸坯中的Ti含量。
7.根据权利要求2所述的一种汽车桥壳钢的制备方法，其特征在于所述浇注过程为保护浇注。
翻译：技术领域
本发明涉及钢板制造领域，具体涉及一种600MPa级汽车用热轧冲压桥壳钢的制备方法。
背景技术
桥壳是汽车行驶系统的主要构件之一，在使用过程中，它支承车架及车架以后的各总成重量，因此需使用具有足够的强度和刚度的钢材来制造；另外，汽车桥壳由钢板经冲压和焊接成型，所以钢材还必须保证具有良好的冲压成型性能以及良好的焊接性能。
目前，国内汽车桥壳用热轧钢板领域尚没有专用钢种及相应标准，大多数汽车制造商采用汽车大梁钢（如16MnL）来制造汽车桥壳。近年来，许多钢厂对汽车桥壳用热轧钢板进行了研究，采用Nb-V-Ti微合金化及控轧控冷技术，开发了510MPa级的汽车桥壳钢，这些产品中的Nb等贵金属添加较多，生产成本较高；另一方面，原有Ti微合金化技术会导致钢中大颗粒TiN夹杂聚集，损害钢的低温韧性和冷成型性能。
公开号为CN104213019A的中国专利公开了一种600MPa级汽车桥壳钢及其生产方法，其通过控制组分中的V、N含量及控轧控冷工艺，生产600MPa级汽车桥壳用热轧钢卷。该方法主要通过碳来提高钢材的强度并利用V、N的析出来强化效果，虽然能够提供600MPa的抗拉强度，但是对钢板的焊接性能和成型性能不利。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过添加较少的合金元素并控制N含量以及控轧控冷工艺，获得具有优异的力学性能及成型性能的600MPa级汽车桥钢及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：
一种汽车桥壳钢，其包括如下重量百分比的各组分：
C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种上述汽车桥壳钢的制备方法，其包括如下步骤：
（1）经转炉冶炼、LF精炼、浇注后得到铸坯，所得铸坯的各组分的重量百分比为：C：0.06~0.10%、Si：0.20~0.40%、Mn：1.30~1.50%、P：≤0.025%、S：≤0.008%、Als：0.020~0.040%、Nb：0.010~0.015%、Ti：0.050~0.080%，其余为Fe及不可避免的杂质；
（2）将铸坯在加热炉内加热，加热段温度为1150~1280℃，均热段温度为1120~1200℃，总加热时间为180min以上；
（3）对步骤（2）处理后的铸坯进行粗轧，粗轧开轧温度为1050~1100℃，轧制道次为5-7道，获得厚度为50~65mm的中间坯；
（4）对经步骤（3）粗轧后的中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为880~920℃，精轧终轧温度780~820℃，精轧的最后3道次的总压下率不低于15%，精轧后得到的钢板进入层流冷却装置进行冷却，终冷温度为680~720℃之间，冷却速率控制在5.5~8.5℃/s之间；得到厚度为12~18mm的汽车桥壳钢。
制备方法中，所述转炉冶炼采用顶底复吹转炉炼钢法，转炉炉底吹氩气，转炉炉顶吹氧气。
制备方法中，所述LF精炼前加入NbFe来调整铸坯中的Nb含量。
制备方法中，所述LF精炼处理前进行造白渣控铝脱氧。
制备方法中，所述造白渣控铝脱氧后加入TiFe来调整铸坯中的Ti含量。
制备方法中，所述浇注过程为保护浇注。
本发明汽车用桥壳钢的化学成分中：
碳：碳是廉价的固溶强化元素，但同时其对韧性及塑形的损害很大，其含量越低，则冲压成型性和焊接性越好，因此我们将其含量限定在0.06~0.10%。
硅：硅是有效的钢液脱氧元素，主要作用为预脱氧并防止气泡等缺陷的产生，如果硅含量低于0.20%，则有可能产生气泡缺陷，硅含量超过0.50%，会恶化钢板的表面质量，同时提高焊接裂纹敏感性指数，不利于焊接性能的保障，所以，将其含量限定在0.20~0.40%。
锰：锰是提高强度和韧性的有效元素。但是锰含量过高会增加钢的淬透性，导致不利于焊接及成型组织的产生，因此，设定其含量限定在1.30~1.50%。
磷：磷是钢中有害元素之一，特别对冷塑性、冷成型性能危害最大，所以设定其含量上限为0.025%。
硫：硫是钢中有害元素之一，通常在钢中以硫化锰夹杂的形式存在，恶化钢的韧性并造成性能的各向异性。所以，钢中硫含量越低越好，将钢中硫含量控制在0.008%以下。
铝：一方面铝是强脱氧元素，可以有效的控制钢中的氧含量；另一方面，铝也是细化晶粒元素，有利于韧性的提高，但是过多的铝会导致氧化铝夹杂的产生，不利于浇注和性能的提高，所以将铝含量限定在0.020~0.040%。
铌：铌具有较好的细晶强化作用，并且可以改善钢板的韧性，降低韧脆转变温度；另一方面，铌作为贵金属元素，应该控制其加入量，降低生产成本，通常铌含量低于0.010%时作用将会大大降低，因此设定铌含量为0.010~0.015%。
钛：钛作为细化晶粒元素，在一定范围内可以提高钢的强韧性，碳化钛析出会有效的提高强度，细小氮化钛颗粒对焊接有利，氮化钛可以有效抑制奥氏体晶粒粗化，当钢中氮含量较多时，加入过量的钛会生成氮化钛大颗粒夹杂影响韧性，所以一方面通过控制钢中氮含量，一方面加入适量的钛，将钛含量限定在0.050~0.080%。
本发明的有益效果为：
（1）通过本发明制备的汽车用桥壳钢的抗拉强度可达到600MPa级且具有高强度、高冷塑形、高韧性。
（2）本发明的汽车用桥壳钢采用碳含量为0.06~0.10%的低碳合金钢，不再依靠碳含量来保证抗拉强度，而是通过微合金化和控轧控冷来提高强度，并获得了较好的焊接性能、塑形、韧性、成型性能。
（3）本发明的微合金添加为Nb+Ti，Nb可改善钢板的韧性，降低其韧脆转变温度，但Nb作为一种贵金属，其生产成本较高，本发明提高了贵金属Nb的有效利用率， Nb含量仅为0.010~0.015%，降低了生产成本。Ti含量为0.050~0.080%，加入Ti一方面可以提高钢的强度，且Ti的存在对焊接和成型性能有益。
（4）一般认为，钢板中的N含量越高，其钢板时效后强度越高，因此为了提高钢板的强度，钢厂一般将N含量提高并和V共同作用来提高钢板强度，但是N的存在不利于钢板的焊接和成型性能。本发明中不加入V，不依靠V提高强度，因此本发明通过低氮冶炼，即转炉全程吹氩，保护浇注，可以将N含量控制在0.007%以下，有利于提高钢板的焊接和成型性能。
（5）本发明采用低碳的成份体系、低氮的冶炼工艺及控轧控冷，使制备的产品韧性良好，韧脆转变温度在－40℃以下，在－40℃冲击功Akv仍达到150J。
附图说明
图1为本发明制备的钢板的金相显微组织照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。
下述实施例中，转炉为150t顶底复吹转炉，轧制生产线为3500mm轧机生产线。
实施例1
（1）进行转炉冶炼，在冶炼过程中，转炉炉顶吹氧气，转炉炉底全程吹氩气，一次拉碳，转炉出钢过程中加入NbFe；经造白渣控铝脱氧后加入TiFe，然后经LF精炼处理，最后采用保护浇注得到200mm厚的铸坯，所得铸坯中各组分的重量百分比为：C：0.08%、Si：0.30%、Mn：1.40%、P：≤0.014%、S：≤0.002%、Als：0.030%、Nb：0.012%、Ti：0.065%，其余为Fe及不可避免的杂质。
（2）将铸坯切割成加热炉所需尺寸后在加热炉内加热，加热段温度为1220℃，均热段温度为1180℃，总加热时间为180min以上，
（3）对步骤（2）处理后的铸坯进行粗轧，粗轧开轧温度为1050℃，轧制道次为5~7道，获得厚度为50~65mm的中间坯；
（4）对经步骤（3）粗轧后的中间坯进行精轧，精轧过程为6道次，精轧开轧温度为880℃，精轧终轧温度780℃，精轧的最后3道次的总压下率不低于15%，精轧后得到的钢板进入层流冷却装置进行冷却，终冷温度为680℃，冷却速率控制在5.5℃/s；得到厚度为18mm的汽车桥壳钢。
实施例2~5
实施例2~5的步骤（2）~（4）同实施例1，仅改变步骤（1）中所得铸坯中的各组分的含量，具体变化参见表1。
表1
实施例6~9
取实施例6~9经步骤（1）后得到的铸坯进行轧制操作，铸坯编号与其实施例编号相对应，轧制操作同实施例1中的步骤（2）~（4），仅改变其步骤（2）~（4）中的轧制参数，具体参数变化参见表2。
表2
下面对上述实施例1~9的终产品进行力学性能测试，其结果如表3所示。
表3：
表3结果表明，在600MPa级，采用本方法生产的汽车桥壳用钢板具有优良的强度、韧性和焊接性，其屈服强度（Rel）达到500MPa左右，抗拉强度（Rm）稳定在600MPa以上，延伸率（A）达到23%以上，屈强比Rel∶Rm保持在0.80以下，具有较好的冷塑性，即使在弯心直径为d=0a条件下（交货标准为d=2a），其结果仍为合格，弯曲试样表面无任何缺陷。
将本发明实施例1~9得到的汽车桥壳用钢板产品进行常温至-60℃的系列冲击试验可以看出，本发明的产品在-40℃纵向冲击Akv仍可达到150J，远远高于要求值34J的水平，其断口纤维百分率在95%以上，说明其韧脆转变温度在-40℃以下，表面该钢具有良好的低温韧性。
将本发明实施例1~9得到的汽车桥壳用钢板进行金相分析，金相图如图1所示，其钢板内部组织均匀，晶粒细小。组织均匀，使钢板各向异性差别不大，即钢板性能均匀，同时也有益于钢板的成型和塑形；晶粒细小，有助于钢板的低温韧性的提高。
根据上述的实施例对本发明作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅仅为了举例说明发明而已。在不偏离本发明的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本发明的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为在本发明的保护范围之内。
