高强汽车大梁钢微观组织控制与TMCP工艺开发

摘要

汽车工业的快速发展和激烈的市场竞争对汽车用钢提出了越来越高的要求，高强度汽车梁用钢在汽车制造上得到越来越广泛的应用。本着低成本、高性能的减量化钢材生产原则，结合攀钢特有的资源优势，本文对V、Ti微合金化高强度汽车大梁钢轧制过程组织变化规律及控轧控冷工艺(TMCP-Thermic Machine Control Process)进行研究。通过实验室热模拟实验，研究含钒、钛高强度再结晶行为及工艺参数对显微组织的影响规律，在此基础上进行实验室热轧实验和现场工业实验。通过单轴拉伸试验、低温系列冲击试验和弯曲试验研究高强度汽车大梁板的力学性能，确定轧制工艺参数对力学性能的影响规律，并在攀钢热轧生产线进行了工业化生产。
　　 论文的主要内容包括：
　　 1)通过双道次压缩实验研究了含V、含Ti微合金钢奥氏体静态再结晶规律，结果表明，V和Ti在较低的温度范围内(850～900℃)对奥氏体静态再结晶过程具有较为明显的抑制作用，所以在相对较低的轧制温度下，钢中添加V和Ti有利于未再结晶区控制轧制。
　　 2)利用热模拟实验和热轧实验研究了含V微合金钢的析出行为，结果表明，含钒钢950℃以下会发生一定程度的V(CN)在奥氏体中的形变诱导析出；620～660℃范围内铁素体中V(CN)析出量较大，600℃以下析出量较小。
　　 3)利用热模拟实验研究了V、Ti对轧后冷却过程相变的影响，结果表明，与Nb的作用不同，低碳钢中随着含V量的增加，获得铁素体的冷却速度范围扩大，即对铁素体相变有促进作用，含V量较大时，变形对铁索体相变和珠光体相变的促进作用增大；Ti的作用与V类似，变形对铁素体相变和珠光体相变具有明显的促进作用。
　　 4)通过热轧试验研究了变形工艺参数对组织性能的影响，结果表明，降低终轧温度对铁素体晶粒有明显的细化作用，降低卷取温度在细化晶粒的同时，也可以获得一定的相变强化的效果。但卷取温度降低时，不利于发挥V、Ti合金元素沉淀强化的效果。
　　 5)通过工业实验确定了攀钢利用低成本P510L的化学成分生产P590L的减量化轧制工艺，即合理控制终轧温度和卷取温度，充分利用细晶强化和沉淀强化的强化机制，以达到提高材料强韧性的目的。组织性能分析结果表明，低成本P590L具有良好的综合力学性能、冷成形性及焊接性。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 高强度汽车用钢的发展及国内外研究现状

1.2.1 高强度汽车用钢的发展

1.2.2 高强度汽车钢板的应用

1.2.3 高强度汽车大梁钢板的现状与发展趋势

1.3 汽车大梁钢的强化机制与控轧控冷工艺

1.3.1 结构钢的强化机制与控轧控冷

1.3.2 Nb微合金化大梁钢

1.3.3 V微合金化大梁钢

1.3.4 Ti微合金化大梁钢

1.3.5 减量化轧制技术在汽车大梁钢中的应用

1.4 汽车大梁钢的使用性能

1.4.1 成型性能

1.4.2 焊接性能

1.5 本文工作背景及研究内容

1.5.1 本文工作背景

1.5.2 本文研究内容

第2章 模拟实验研究

2.1 含V钢高温变形奥氏体的静态软化行为

2.1.1 实验钢的化学成分

2.1.2 实验方法

2.1.3 实验结果

2.1.4 结果讨论

2.2 V在钢中的析出行为

2.2.1 V(CN)在奥氏体中的析出行为

2.2.2 V(CN)在铁素体中的析出行为

2.3 含TI钢高温变形奥氏体的静态软化行为

2.3.1 实验材料

2.3.2 实验方法

2.3.3 实验结果与分析

2.4 TI在钢中的析出行为

2.4.1 Ti(CN)在奥氏体中的析出行为

2.4.2 Ti(CN)在铁素体中的析出行为

2.5 变形工艺参数对组织的影响

2.5.1 实验材料

2.5.2 实验方法

2.5.3 实验结果及分析

2.6 变形后连续冷却过程的相变

2.6.1 实验方法

2.6.2 实验结果与分析

2.7 本章小结

第3章 控轧控冷工艺参数的实验研究

3.1 含钒钢的实验研究

3.1.1 实验材料和实验装置

3.1.2 实验方案

3.1.3 实验结果与分析

3.2 含钛钢的实验研究

3.2.1 实验方案

3.2.2 实验方法

3.2.3 实验结果与分析

3.3 本章小结

第4章 高强汽车大梁板的工业实验及生产

4.1 高强汽车大梁板工业实验

4.1.1 工业实验条件

4.1.2 第一次工业试验

4.1.3 第二次工业试验

4.1.4 第三次工业试验

4.2 高强汽车大梁板的工业生产

4.2.1 原料

4.2.2 工艺制度

4.2.3 工业生产实绩

第5章 高强汽车大梁板的成形性能

5.1 实验装置与方法

5.1.1 应变硬化指数n值

5.1.2 塑性应变比r值

5.1.3 弯曲性能

5.2 实验结果

5.2.1 应变硬化指数n值

5.2.2 塑性应变比r值

5.2.3 弯曲性能

5.2.4 屈强比

5.2.5 成形性的分析

5.3 本章小结

第6章 汽车大梁钢的焊接性能

6.1 实验装置与方法

6.2 实验结果及分析

6.2.1 强度与塑性

6.2.2 冲击性能

6.3 本章小结

第7章 结论

参考文献

攻读博士学位期间完成的论著、专利及获奖情况

致谢

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