铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢及其制备方法

摘要

本发明提供一种铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢及其制备方法，所述铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢具有下列质量比的化学成分：C：0.09～0.15wt％，Si：0.30～0.60wt％，Mn：1.25～1.50wt％，Ti：0.010～0.030wt％、Nb：0.015～0.045wt％，S≤0.030wt％，P≤0.030wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。经加热、粗轧、精轧、冷却、卷取步骤制得，可在加热过程中使钢中的Nb、Ti元素充分固溶在奥氏体中，再在轧制过程及轧制间歇中，通过NbC、NbN的析出，抑制动态再结晶和静态再结晶过程，以控制相转变前的奥氏体的晶粒尺寸和形状，细化铁素体晶粒，使钢带的强度明显提高，再通过TiN的析出，产生沉淀强化，保持较好的塑韧性。载荷能力大，适用于制造重型卡车大梁。

说明书

技术领域

本发明涉及铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢及其制备方法，属于金属材料加工与成型技术领域。

背景技术

汽车大梁是载货车的主要承载部件，几乎承载着货物的全部重量，大梁的质量直接影响整车的使用寿命与行车安全。汽车大梁板主要用于制造汽车的车架，包括载重车和乘用车的纵梁、横梁及其他结构件，是汽车结构钢板中需求量大、性能指标要求较高的钢种。汽车大梁制作时，需要对汽车大梁钢板进行冲压变形，以形成不同尺寸的汽车纵梁、横梁。由于汽车大梁在行驶中要经受各种交变载荷的冲击，因此，要求汽车大梁钢板材料具备较高的强度、良好的塑性和一定的变形能力，以提高汽车在货运或客运中的负载能力和抗疲劳性能。随着国民经济的飞速发展，交通运输业和汽车工业也得到快速发展，物流量的剧增，要求运输工具朝着大型化发展。因此，研制和开发具有较高强度，良好抗疲劳性、冲压成形性、可焊性的510MPa级汽车大梁钢已势在必行。

发明内容

为满足重型汽车的制造要求，本发明提供一种铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢。

此外，本发明还提供上述铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢的制备方法。

本发明提供的铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢，具有下列质量比的化学成分：

C：0.09～0.15wt％，           Si：0.30～0.60wt％，

Mn：1.25～1.50wt％，          Ti：0.010～0.030wt％，

Nb：0.015～0.030wt％，        S：≤0.030wt％，

P：≤0.030wt％，              其余为Fe及不可避免的不纯物。

本发明提供的铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢的制备方法经过下列步骤：

A、将化学成分如下的钢坯加热至1180～1220℃：

C：0.09～0.15wt％，           Si：0.30～0.60wt％，

Mn：1.25～1.50wt％，          Ti：0.010～0.030wt％，

Nb：0.015～0.030wt％，        S：≤0.030wt％，

P：≤0.030wt％，              其余为Fe及不可避免的不纯物；

B、用压力为140～190bar的高压水对步骤A的高温钢坯喷溅除鳞8～10秒钟；

C、将步骤B的除鳞钢坯送轧机，在开轧温度为1080～1150℃，轧制速度为1.1～3.0m/s的条件下，往复粗轧3～4道次，且上一道次粗轧后延迟4～10秒的时间再进行下一道次的粗轧，得粗轧钢带；

D、将步骤C的粗轧钢带在轧制速度为3.0～5.5m/s的条件下，往复精轧2～3道次，且上一道次精轧后延迟4～8秒的时间再进行下一道次的精轧，控制终轧温度为860～920℃，得精轧钢带；

E、将步骤D的精轧钢带在层流冷却段上以12～16℃/s的冷却速度冷却至580～650℃的卷取温度，送地卷机进行卷取成卷，之后自然空冷至室温，即获得铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢。

所述A步骤的钢坯是用现有技术的炼钢方法得到的，其中的Nb、Ti及其它化学成分含量是在炼钢过程中加入、控制得到的。

所述A步骤的钢坯加热是在常规加热炉内完成的，通过加热使钢中的Nb、Ti元素充分固溶在奥氏体中。

所述B步骤的粗轧、C步骤的精轧都是在同一台双机架可逆式炉卷轧机上完成的，以在轧制过程及轧制间歇中，通过NbC、NbN的析出，抑制动态再结晶和静态再结晶过程，以控制相转变前的奥氏体的晶粒尺寸和形状，细化铁素体晶粒，提高韧性；再通过TiN的析出，产生沉淀强化，提高韧性。

采用本发明上述方案生产出来的铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢具有以下优点：

1、在Q345钢冶炼时按常规C、Si、Mn、S、P控制，转炉冶炼过程中加入铌铁、精炼时加入钛铁进行微合金化。结合热轧工艺过程控制开轧、终轧温度和冷却控制，轧制过程充分发挥Nb、Ti细晶强化和析出强化的作用，使钢带的强度明显提高，同时保持较好的塑性、韧性。

2、本发明生产的铌钛复合轻型卡车汽车大梁钢工艺力学性能稳定，具有较高的强度，良好的成型、可焊性，冲压合格率＞99.0％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

A、将从板坯连机铸浇铸出的成分为：C：0.09wt％，Si：0.31wt％，Mn：1.27wt％，Nb：0.016wt％，Ti：0.012wt％、S：0.018wt％，P：0.025wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的钢坯，热送至常规加热炉中加热120分钟，加热炉均热段的温度控制为1240℃，使坯温加热至1180℃时，按常规保温后出炉，得高温钢坯；

B、用压力为140bar的高压水分别对步骤A的高温钢坯的正、反面喷溅除鳞10秒钟；

C、将步骤B的除鳞钢坯送入双机架可逆式炉卷轧机，控制开轧温度为1080℃，使钢坯在双机架可逆式炉卷轧机的两个机架上以1.1m/s的轧制速度进行4个道次的粗轧，其中每个道次轧完后，延迟4秒的时间再进入下一道次的轧制，得粗轧钢带；

D、将步骤C的粗轧钢带以3.0m/s的轧制速度在同一双机架可逆式炉卷轧机的两个机架上进行3个道次的精轧，其中每个道次轧完后，延迟4秒的时间再进入下一道次的轧制，轧制过程中按常规开启轧辊冷却水冷却轧辊，控制终轧温度为860℃，得到厚度为5.0mm的精轧汽车大梁钢；

E、将D步骤的精轧汽车大梁钢进入层流冷却段进行强制冷却，以12℃/s的冷却速度冷却至580℃的卷取温度后，送入地卷机进行卷取成卷，然后自然空冷至室温，即可获得铌钛复合510MPa级汽车大梁钢，该钢的化学成分为：C：0.09wt％，Si：0.31wt％，Mn：1.25wt％，Nb：0.016wt％，Ti：0.012wt％，S：0.018wt％，P：0.025wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例2

A、将从板坯连铸机浇铸出的成分为：C：0.12wt％，Si：0.48wt％，Mn：1.39wt％，Ti：0.020wt％，Nb：0.021wt％，S：0.015wt％，P：0.20wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的钢坯，送入常规加热炉中加热120分钟，加热炉均热段温度控制为1240℃，坯温加热至1220℃时，按常规保温后出炉，得高温钢坯；

B、用压力为190bar的高压水分别对步骤A的高温钢坯的正、反面喷溅除鳞8秒钟；

C、将步骤B的除鳞钢坯送入双机架可逆式炉卷轧机，控制开轧温度为1150℃，使钢坯在双机架可逆式炉卷轧机的两个机架上以3.0m/s的轧制速度进行3个道次的粗轧，其中每个道次轧完后，延迟10秒的时间再进入下一道次的轧制，得粗轧钢带；

D、将步骤C的粗轧钢带以5.5m/s的轧制速度在同一双机架可逆式炉卷轧机的两个机架上进行2个道次的精轧，其中每个道次轧完后，延迟8秒的时间再进入下一道次的轧制，轧制过程中按常规开启轧辊冷却水冷却轧辊，控制终轧温度为920℃，得到厚度为5.0mm的精轧汽车大梁钢；

E、将D步骤的精轧汽车大梁钢进入层流冷却段进行强制冷却，以16℃/s的冷却速度冷却至650℃的卷取温度后，送入地卷机进行卷取成卷，然后自然空冷至室温，即可获得铌钛复合510MPa级汽车大梁钢，该钢的化学成分为：C：0.12wt％，Si：0.48wt％，Mn：1.39wt％，Ti：0.020wt％，Nb：0.021wt％，S：0.015wt％，P：0.20wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。

实施例3

A、将从板坯连铸机浇铸出成分为C：0.15wt％，Si：0.58wt％，Mn：1.49wt％，Ti：0.029wt％，Nb：0.028wt％，S：0.015wt％，P：0.016wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物的钢坯热送入轧钢加热炉，加热240分钟，加热炉均热段炉温控制为1260℃的内，坯温加热至1200℃时，按常规保温后出炉，得高温钢坯；

B、用压力为171bar的高压水分别对步骤A的高温钢坯的正、反面喷溅除鳞9秒钟；

C、将步骤B的除鳞钢坯送入双机架可逆式炉卷轧机，控制开轧温度为1100℃，使钢坯在双机架可逆式炉卷轧机的两个机架上以2.2m/s的轧制速度进行4个道次的粗轧，其中每个道次轧完后，延迟7秒的时间再进入下一道次的轧制，得粗轧钢带；

D、将步骤C的粗轧钢带以4.2m/s的轧制速度在同一双机架可逆式炉卷轧机的两个机架上进行3个道次的精轧，其中每个道次轧完后，延迟6秒的时间再进入下一道次的轧制，轧制过程中按常规开启轧辊冷却水冷却轧辊，控制终轧温度为890℃，得到厚度为5.0mm的精轧汽车大梁钢；

E、将D步骤的精轧汽车大梁钢进入层流冷却段进行强制冷却，以14℃/s的冷却速度冷却至600℃的卷取温度后，送入地卷机进行卷取成卷，然后自然空冷至室温，即可获得铌钛复合510MPa级汽车大梁钢，该钢的化学成分为：C：0.15wt％，Si：0.58wt％，Mn：1.49wt％，Ti：0.029wt％，Nb：0.028wt％，S：0.015wt％，P：0.016wt％，其余为Fe及不可避免的不纯物。