汽车用高强车轮钢 LQ590 热轧钢板的研制开发

作者:查重猫     发表时间:2021-06-30 08:25:18   浏览次数:22



  摘要:在实验室条件下采用金相组织观察、力学性能测试等手段分析了试验钢的性能和组织。通过对普碳钢进行成分微调、控轧控冷工艺以及利用时效处理在鞍钢热连轧生产线上开发研制了抗拉强度达590MPa的高强度车轮用钢,并进行了带合同工业试制,实现年生产量4万余t。

  关键词:汽车车轮用钢;LQ590钢;力学性能;金相组织

  随着汽车轻量化技术的发展,作为汽车重要组成部分之一的车轮,同样需要满足汽车轻量化发展要求。汽车质量每减轻10%,则油耗可下降8%~10%[1]。同时,轻量化还能带来汽车操控稳定性和冲撞安全性的提升。对于钢制车轮来说,要达到轻量化的目的,最主要的途径有两个,一是优化车轮结构设计;二是使用高强度或超高强度的钢材。由于车轮制作对钢板的综合性能以及表面质量和厚度公差要求极高,使得国内只有少数厂家才能生产车轮钢,而日本等一些发达国家早已实现了高强车轮钢生产[2-4]。鞍钢生产的车轮钢牌号主要有A460LF,LQ540,为了追赶日本等一些发达国家生产的高强车轮钢,鞍钢进行了高强车轮钢LQ590的研制开发。本文主要介绍通过对普碳钢进行成分微调加入适量的Nb和Ti、进行控轧控冷工艺控制以及利用时效处理进行鞍钢高强车轮钢LQ590实验室及工业生产开发。

  1实验室冶炼与轧制试验

  1.1冶炼与轧制

  实验室采用200kg真空炉,按照表1中设计的冶炼成分进行冶炼,最后合炉抽真空,浇注时要保证注流平稳不断流,炉内多余钢水要倒净,自然冷却形成试验钢锭。

  相关期刊推荐:《鞍钢技术》AngangTechnology(双月刊)1964年创刊,坚持以企业的科技进步、技术改造、经验交流为办刊宗旨,主要报道鞍钢焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢及其它相关专业的理论研究、最新工艺技术、技术改造和生产实践等,以促进鞍钢和我国冶金企业的进步和发展。设有:综述、生产实践、国外冶金动态、研究与开发、技术改造、国外钢铁工艺等栏目。

  将冶炼的试验钢锭切分为两块,分别编号1#和2#,放进箱式电炉中加热到1220℃,出炉后在四辊试验轧机上进行控制轧制,设计开轧温度为1100℃,终轧温度为880℃,卷取温度为620℃(模拟),利用便携式红外测温仪检测温度。LQ590轧制工艺见表2,将钢锭轧制板厚为11mm。

  1.2钢板性能与组织检验分析

  1.2.1力学性能

  每块钢板上分别取横向试样各2块,在Z1200拉伸试验机上进行力学性能检验,LQ590实验室性能检验结果如表3所示,可以看出抗拉强度低于590MPa,没有达到设计要求。

  1.2.2金相组织

  实验室LQ590金相组织如图1所示。从金相图片中可以看出,其组织主要由大量的贝氏体及少量的铁素体和珠光体组成,晶粒非常细小,晶粒度12级。

  1.2.3总结分析

  从实验结果可以看出,与标准相比试验钢LQ590屈服强度偏高,抗拉强度和延伸率偏低,结合轧制工艺和组织分析认为:

  (1)由于终轧温度过低,铁素体在形成过程中被不断变形,使得铁素体晶粒较小而且其内部含有大量畸变,强度偏高,所以使其屈服强度偏高,延伸率偏低;

  (2)由于冷却过程中冷速过慢,贝氏体是在高温状态下形成的,导致其抗拉强度偏低。

  2工业试制的冶炼与轧制试验

  2.1冶炼与轧制

  高强车轮钢LQ590工业试制化学成分以实验室冶炼成分为基础并进行微调,高强车轮钢LQ590实际冶炼成分见表4。连铸坯厚度为170mm,并在鞍钢热轧带钢厂2150机组进行轧制试制。

  连铸坯装炉2块进行轧制。设计加热目标温度1220℃,保温218min,高强车轮钢LQ590实际轧制工艺参数见表5。

  2.2轧后取样分析

  热轧后立即在头尾分别截取试样,编号1#、2#、3#、4#。其中,1#为010试样头部、2#为010试样尾部,在横向方向各取两个拉力试样,横向编号11#、12#、21#、22#,3#为020试样头部、4#为020试样尾部,在横向方向各取两个拉力试样,编号为:13#、14#、23#、24#。高强车轮钢LQ590工业生产性能见表6,高强车轮钢LQ590钢第一次取样金相组织见图2。由图2可见,工业生产的LQ590组织均为铁素体及珠光体组织。

  2.3缓冷后取样分析

  试样截取自轧后放置2周的钢卷,010号钢卷取样编号5#,020号钢卷取样编号6#。每卷横向取两个拉力试样,横向编号:511#、512#、611#、612#,LQ590试样轧后2周性能见表7。

  高强车轮钢LQ590钢第二次取样金相组织见图3。由图3可见,工业生产的LQ590组织均为铁素体及珠光体组织。

  2.4试验结果分析

  轧后立即取样钢板性能检验结果表明,屈服强度满足标准要求,均大于450MPa;但抗拉强度与标准指标稍低,最高为590MPa,为标准的边缘值;延伸率满足标准要求,均大于21%。钢卷放置2周后进行二次取样,性能检验结果表明,横向屈服强度满足标准要求,均大于500MPa;延伸率满足标准要求,均大于标准要求的21%,达到24%以上;抗拉强度均比第一次检验高出20~30MPa,最高达到615MPa。通过以上的分析,认为强度提高是由于时效产生的。——论文作者:孙成钱1,时晓光1,董毅1,王俊雄1,刘仁东1,景鹤2,邢津铭2,王洪海3,韩楚菲1

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