700 MPa级高强度汽车大梁钢成分设计与组织控制研究

包钢700Mpa级高强钢的研制发表时间：2016-03-18T11:42:30.567Z 来源：《基层建设》2015年27期供稿作者：郭永俊金自力宋文钟杨志[导读] 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包钢稀土钢板材有限责任公司热轧作业部同时在铁素体基体上分布着细小析出相，提高了强度的同时改善了钢材的塑性，使材料具有良好的伸长率。

1.内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头 014010；2.内蒙古包钢稀土钢板材有限责任公司热轧作业部内蒙古包头 014010摘要：利用包钢稀土钢板材公司先进的冶炼和轧制装备，采用低碳+微合金成分设计和控制轧制与控制冷却工艺试制700Mpa热轧钢带。

结果表明：该高强度钢的组织为铁素体+贝氏体+少量的残余奥氏体，同时在铁素体基体上分布着细小析出相，提高了强度的同时改善了钢材的塑性，使材料具有良好的伸长率。

关键词：控制轧制；控制冷却；高强钢针对汽车制造行业日趋提高的轻量化技术要求，2015年1月，内蒙古科技大学和包钢联合开发试制了700Mpa级高强度钢板。

随着我国国民经济的飞速发展，汽车、建筑、油气输送、工程机械等行业对高强钢的需求急剧增长，尤其700MPa级高强钢，可以有效对运输行业及其它行业实现轻量化，例如汽车大梁钢，由700MPa级别的8mm单梁替代8mm（510L）主梁加5mm副梁。

因此对于700MPa级高强钢的研发是及其紧迫的。

高强钢是以微量合金元素配以适当的控轧控冷工艺实现的，在应用过程中以实现轻量化为主要特征，高强钢的研发涉及到材料的成分、铸造、热轧及冷却一系列工艺过程，其生产工艺复杂、制造技术严格。

因此这就需要在成分设计、冶金技术以及控轧控冷工艺三者之间良好的结合，才能实现低成本生产低合金高强钢的目的，700MPa 级高强度用钢在2250mm 热连轧机组进行了试制，为工业化批量生产提供了重要依据和理论支撑。

1 技术要求热轧超高强度集装箱用钢技术[1]要求如下：1）强度高屈服强度在 700MPa 以上；2）焊接性能良好集装箱制造过程主要是焊接成型，因此，焊接性能的优劣直接关系到该钢的使用和推广；3）冷成型性良好要满足快速冷成型性能的需要，避免边部及心部出现裂纹；4）低成本目前很多企业生产时，添加 Mo，Ni 等元素，成本大大提高。

屈服强度700MPa级汽车大梁钢的研制与开发韩斌时晓光董毅徐鑫刘仁东(鞍钢股份有限公司技术中心，鞍山114009)摘要本文介绍了鞍钢通过采用铌钛微合金化的成分设计以及合理的控轧控冷技术，成功开发屈服强度700MPa级热轧汽车大梁用钢的情况。

文中对该钢的组织形态和析出相进行了研究分析，并进行了辊压成形试验。

结果表明，产品的力学性能和成形性能优良，辊压成形良好，满足制造高强度汽车大梁的要求。

关键词汽车大梁钢；屈服强度；700MPa；铌钛微合金化引言汽车大梁是载重汽车的主要部件，几乎承载着货物全部的重量，大梁的质量影响整车的使用寿命与行车安全。

目前汽车制造行业中，汽车大梁一般采用冲压成形和辊压成形工艺，其变形方式以冷弯为主，因此对大梁板的成形性要求较高，必须拥有良好的综合性能，决定了汽车大梁用钢是技术含量较高的钢种之一。

目前市场上使用较多的热轧汽车大梁钢抗拉强度多为510MPa和610MPa级别，而近年来，受世界贸易量增加、石油价格暴涨、运输成本猛增等因素的影响，为了降低成本，运输行业迫切需要采用超高强大梁钢制造运输工具。

针对市场对超高强大梁钢需求的不断增加，屈服强度700MPa级大梁钢的研制与开发已成为各大钢厂的研究重点。

1成分设计为使开发钢板的屈服强度达到700MPa级别，同时满足韧性、焊接性及成形性的良好匹配，成分采用低碳高锰设计，并在钢中加入微合金化元素Nb、Ti。

如果钢中碳含量过高，尽管可大幅提高大梁钢的强度，但钢的塑性下降，严重影响到钢的冷成形性能和焊接性，造成回弹过大等问题，为后续的加工造成巨大困难；Mn含量对钢的强韧性也有影响，如果含量偏低，不能保证低碳成分设计时钢的强度，如果含量过高，则影响钢板的冷冲压和焊接性能，同时造成轧制负荷加大。

另外，P、S的控制也十分重要，由于采用高Mn的成分设计，则S在钢中易形成MnS夹杂物与偏析，P易形成严重的偏析带，会大大提高带状组织的级别，沿轧制方向的硫化物夹杂与偏析造成钢板的各向异性增加，因此尽量将钢中的P、S含量控制在较低的范围。

屈服强度700 Mpa级高强度钢在商用车轻量化中的应用曹广祥;张洋;李莹娜【摘要】介绍了屈服强度700 MPa级热轧微合金高强度钢典型材料的成分、强化机理、力学性能和焊接性能;以载货车车架纵梁和客车车身骨架等为例,说明了该钢种对商用车轻量化的作用;重点阐述了实际应用中存在的钢板剪切断面质量差、冲压开裂等问题,分析了问题产生的原因,并提出了相应的解决措施.【期刊名称】《汽车工艺与材料》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】5页(P60-64)【关键词】屈服强度;700 MPa;高强度钢;商用车;轻量化【作者】曹广祥;张洋;李莹娜【作者单位】中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011;中国第一汽车股份有限公司技术中心,长春130011【正文语种】中文【中图分类】U465汽车轻量化可以降低汽车自重，显著提高燃油经济性，是当今汽车技术主要发展方向之一。

商用车使用频率高、能耗高，约占我国汽车总能耗的70%。

最近20年，发达国家的商用车每10年降重10%～15%，国内自主商用车自重较国外高约10%～15%[1]；随着国家节能减排、绿色环保政策法规的逐步实施以及治超限载力度的加大，商用车的轻量化势在必行。

而高强钢的应用是商用车轻量化的有效途径之一，本文主要介绍屈服强度700 MPa级热轧微合金高强度钢板及高强度钢管在商用车轻量化方面的应用。

牌号有瑞典SSAB的DOMEX700MC以及国内宝钢的QStE700TM等，此外，常见的同等强度级别的材料牌号还有欧洲的S700MC、PAS 700和国内的HR700F 等。

2.2 材料成分及强化机理2.2.1 成分表1为DOMEX700MC钢板和QStE700TM钢板的化学成分实测值。

从中看出，两种材料的成分特点为低碳，适量高的锰，添加微量合金元素Nb、Ti、Mo。

2.2.2 强化机理在钢中加入Nb、V、Ti等合金元素，可提高钢的再结晶温度，在较高温度下完成轧制的同时得2.1 材料牌号屈服强度700 MPa级热轧微合金高强度钢板典型的代表到储存大变形能的变形奥氏体组织，进而得到细小的相变组织，有效地细化了晶粒尺寸。

GB/T 3273-xxxx《汽车大梁用热轧钢板和钢带》编制说明1 工作简况1.1 任务来源根据“国标委综合[2011]57号”文《关于下达2011年第一批国家标准制修定计划的通知》的要求，计划项目编号20110505-T-605《汽车大梁用热轧钢板和钢带》国家标准(GB/T 3273-2005)的修订任务。

1.2 参编单位本标准由酒泉钢铁（集团）有限责任公司、冶金工业信息标准研究院、陕汽集团陕西重型汽车有限公司等公司联合修订。

1.3 主要工作过程1.3.1 市场调查工作任务下达后，首先就我国汽车制造行业的市场及技术发展情况进行调研。

国外欧美等发达国家，奔驰、沃尔沃、曼、斯堪尼亚等重卡车架普遍采用厚度8mm～9mm、屈服强度大于650MPa的单层结构的大梁。

在我国，由于路况较差，长期以来重卡车架采用屈服强度355～500MPa级别、厚度8mm主梁加5mm、6mm、8mm衬梁的双层结构大梁。

采用双层结构大梁,主要受限于比较落后的设计、装备和制造水平。

随着国家节能减排要求，汽车制造厂家纷纷减轻汽车自重，高强度汽车大梁钢广泛应用于汽车轻量化、工程机械轻量化等行业，目前国内汽车改装、机械重工等领域对高强度汽车大梁钢需求旺盛，使用企业主要是各类民用车、商用车、载货卡车的制造商。

由于汽车大梁形状复杂，要求钢板具有较高强度、塑性和冷弯性能，同时还需良好的冷冲压成型性能。

因此对碳、磷、硫含量等化学成分和表面性能等要求控制得更加严格，对一个钢铁企业纵跨铁水预处理、转炉、LF精炼、连铸、热轧等长流程综合管理水平与技术衔接能力的考验。

1.3.2 标准编制《汽车大梁用热轧钢板和钢带》国家标准(GB/T 3273-2005)中包含的牌号有：370L、420L、440L、510L、550L。

随着国家节能减排要求，高强度汽车大梁钢广泛应用于汽车轻量化、工程机械轻量化等行业，现有牌号强度级别相对较低，已不满足高强度汽车大梁用钢的需要，需增加高强度汽车大梁钢的牌号。

热轧汽车大梁钢T420L成形性能研究及开发应用乔治明刘丽萍王晓华贾慧淑（唐山钢铁股份有限公司技术中心）摘要本文重点介绍了以扩孔率检测为手段，研究420MPa级热轧汽车大梁钢的成形性能，通过分析影响扩孔率的关键因素，优化生产工艺，缩小产品性能波动区间，提高扩孔率，使产品的性能优良率得到提高；通过对用户具体产品的实际应变值的测定与成形极限图的拟合分析，论证了该钢种在冲压成形过程中有足够的安全裕度，能够满足用户的实际使用需要；通过建立适合唐钢1700生产线的420MPa级热轧汽车大梁钢的力学性能预报数学模型，在该钢种的生产工艺调整及相关产品的研发及性能预报中发挥了重要作用。

关键词热轧汽车大梁钢；420MPa级；扩孔率；成形极限图（FLD）；数学模型引言热轧汽车大梁钢在国标中按抗拉强度级别分为370L、420L、440L、510L等品种，但归纳起来，国内主要有两个强度等级的产品应用最为广泛，即420L和510L，产品厚度一般为3～10mm。

其中420L主要用于制造汽车横梁和车身各种支撑件，由于种类多，成形复杂，要求材料具有较好的冷成形性能，如良好的扩孔、翻边性能等，这决定了该产品具有屈服强度低、抗拉强度适中、延伸率高、扩孔率高的特点。

因此，对热轧汽车大梁钢进行成形性能研究有着重要意义。

板材的成形性能与材料的成分、金相组织形态，抗拉强度、屈服强度、延伸率、板材横纵向性能的均匀性等诸多因素有关，而这些因素与生产工艺，如冶炼、轧制、冷却工艺等密不可分，因此，成形性能的研究与应用，必须将实验室研究工作与现场生产工艺紧密结合。

1、扩孔性能研究扩孔性能的测定结果可用于评价板材的剪边延性或翻边操作中的成形性，是钢板成形性能的重要衡量指标之一[1]。

1.1、扩孔试验的标准及方法扩孔试验依照GB/T1525.4-2008，采用BCS-50A通用板材成形试验机，试样尺寸130mm×130mm，预制圆孔直径Ø10mm，压边力20KN，凸模速度20mm/min,扩孔过程载荷曲线见图1，扩孔后试样照片见图2。

800MPa级高强钢的组织演变及性能研究近年来,随着我国汽车制造业的迅猛发展,对汽车用钢板的需求与日俱增,对汽车碰撞安全性能的要求也在不断提高,加之目前钢铁工业面临着原材料及能源短缺、环境污染等诸多问题,汽车节能减排已经成为汽车产业发展中的一项关键性研究课题,对于占我国汽车产量30%的重载汽车而言,轻量化技术是目前重载汽车节能减排最快速有效的技术措施。

因此有必要对汽车用钢的生产工艺进行研究,以开发出高质量、低成本的高强度薄钢板替代原有的低强度厚钢板,从而实现车身轻量化。

本文对Nb-Ti-Mo微合金化超高强汽车板的奥氏体高温变形行为及连续冷却相变行为进行了基础理论研究,并进行了实验室热轧实验。

论文的主要工作如下:(1)利用热模拟实验技术,通过单道次压缩实验研究了实验钢奥氏体高温变形行为,分析了变形温度、变形量及应变速率对实验钢动态再结晶行为和变形抗力的影响。

结果表明,高变形温度和低应变速率有利于发生奥氏体动态再结晶,并确定了动态再结晶激活能、动态再结晶模型以及变形抗力模型。

(2)通过连续冷却相变实验对奥氏体在连续冷却过程中的相变行为进行了研究,并绘制了静态和动态CCT曲线,研究了变形和冷却速率对相变行为的影响。

变形促进了铁素体相变并细化了铁素体晶粒,变形通过促进铁素体相变间接影响了珠光体相变和贝氏体相变。

(3)在实验室条件下进行了热轧实验,对实验钢的控轧控冷工艺进行了研究,分析卷取温度和冷却速度对实验钢组织性能的影响。

结果表明,随着卷取温度的降低和冷却速度的提高,实验钢的强度硬度增加,塑性指标下降。

(4)利用透射电子显微镜观察金属薄片样品,对实验钢中的析出物进行了分析,确定了实验钢的强化机制并对各个强化机制对实验钢强度的贡献量进行了研究。

实验钢的显微组织以贝氏体铁素体为主,贝氏体铁素体基体中含有大量弥散析出的尺寸在5～20nm的近似圆形析出物(Nb,Ti,Mo)C,其形核机制以位错形核为主。

实验钢的强化机制有固溶强化、位错强化、细晶强化及析出强化,对应的强度贡献量分别为118MPa、75MPa、218MPa、299MPa。

汽车大梁钢610L的试制开发陈培敦;马正伟;陈坤【摘要】按照低碳高锰微合金的成分设计原则,利用真空巾频感应熔炼炉冶炼并浇铸成130mm×350mm的铸坯,经过12道次轧制成厚度为10mm的钢板,实验室试制了汽车大梁钢610L.检测分析表明:钢中出现了贝氏体组织,伸长率偏低.工业试制在降低氧含量的前提下进行了Si-Ca线变质处理,同时降低轧制温度和严格控冷,得到了以针状铁素体+珠光体为主的组织,晶粒度12级,其抗拉强度在625MPa以上,延伸率在24%以上,成功开发了高强度610L钢.【期刊名称】《山东冶金》【年(卷),期】2010(032)005【总页数】3页(P27-29)【关键词】汽车大梁钢;层流冷却;轧制温度;变质处理【作者】陈培敦;马正伟;陈坤【作者单位】山东泰山钢铁集团有限公司,山东,莱芜,271100;山东泰山钢铁集团有限公司,山东,莱芜,271100;山东泰山钢铁集团有限公司,山东,莱芜,271100【正文语种】中文【中图分类】TG142.4汽车大梁钢主要用于各类汽车车架纵梁、横梁等结构件。

随着汽车工业的发展，各汽车制造厂家对汽车用钢的需求量大大增加，根据汽车轻量化的要求，对汽车大梁钢综合性能的要求也越来越高，不仅要求具有更高的强度，而且还需要良好的塑性、韧性以及优良的冷弯性能［1-2］。

为此，泰钢试制开发了汽车大梁钢610L。

利用最高加热温度为1 700℃、坩埚容积为50 kg、中频频率为1 500～2 500 Hz 的真空中频感应熔炼炉，按照表1成分进行冶炼。

将冶炼的试验铸坯放入最高加热温度为1 350℃的加热炉中加热到1 240℃，驻炉200 min；利用最大轧制力为3 500 kN、轧制速度0～1.5 m/s的实验轧机按照表2工艺，轧制12道次至板厚10 mm；在自制水幕冷却设备上控制冷却；冷却后将试样放在石棉中缓冷模拟卷取温度。

精轧开轧温度930～950℃，终轧温度800～820℃；层流冷却5～8℃/s，冷后温度580℃。