汽车大梁钢成型开裂的研究现状

汽车大梁钢在成型过程中易出现折弯开裂、焊接裂纹、辊压开裂等缺陷,导致大梁钢的利用率下降,企业经济效益降低。这引起了科研人员的关注,并对大梁钢成型开裂原因开展了大量的研究工作。本文从成分偏析、大尺度夹杂、组织异常、热轧工艺等角度,详细概述了汽车大梁钢成型开裂的因素,并分别提出了解决措施,最后展望了汽车大梁钢生产的前景。

优化汽车大梁钢板形控制 提升产品质量

钢铁产业作为现代工业的支柱之一,随着技术的不断进步和市场的不断发展,钢铁产品不再是仅仅满足基本功能的产物,更加注重满足特定行业和客户的细分需求。汽车、航空航天和容器制造等领域对钢材的要求更为严苛,提出了更高的技术、质量和性能要求。从技术角度,深入钢铁企业下游单位,了解客户需求,解决产线产品的板形质量问题,如汽车大梁钢420L和700L的弓背、翘曲等重点板型问题。通过对下游大梁钢开平厂以及平整产线的走访驻点,深入了解客户的需求和关注点,着重解决客户提出的几项问题。根据客户提出的具体缺陷,回归产线,通过优化过程控制,提升产品质量。

610L汽车大梁钢成型开裂分析

成型开裂是汽车大梁钢在应用中失效的主要形式,而车辆桥壳的成型形状相对比较复杂,在冲压过程中更容易出现开裂问题。针对国内某钢厂生产的610L汽车大梁钢在下料及加工车辆桥壳过程中产生的分层开裂问题,分别从客户的两个基地取样,且两地样品均有分层开裂现象,利用直读光谱仪、拉伸试验机、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱仪等检测仪器,对板料样品的化学成分、力学性能、显微组织和夹杂物进行检测和分析。结果表明,由于板料中存在严重的MnS中心偏析,且偏析带内含有大量的TiN析出物,破坏了基体组织的均匀性和连续性,进而影响其成型的塑韧性,导致在加工车辆桥壳过程中出现分层开裂问题,并阐述炼钢以及轧钢工艺中可以有效控制MnS夹杂物和TiN析出物的措施,为实际生产提供理论支撑。

2050热轧产线汽车大梁钢氧化铁皮产生的原因及控制方法

为了提高热轧板卷的表面质量,主要针对热轧汽车大梁钢表面出现的氧化麻点、掉粉等表面缺陷问题,结合日照公司的生产实际,采取有效解决氧化麻点、掉粉等的控制措施,使热轧汽车大梁钢工序的表面质量合格率稳定控制在97%以上。

超高强度汽车大梁钢ZH750L的研制

通过添加铌、钒、钛等合金元素,选择合适的控制轧制、冷却等技术,确保了制品的强度与成形性能的高效匹配。该产品强度高,冷弯性能好,冲压性能好,可焊接。钢带具有良好的塑性、低温韧性、冷成型性、耐疲劳性以及高强度,还具有高的尺寸精度和板形,钢带的生产成本相对较低、对生产设备的要求不高,在纵切后没有明显的镰刀弯(侧弯),钢板具有良好的综合性能。

汽车大梁钢510L冲压开裂原因分析

利用直读光谱、光学显微镜、扫描电镜对510L冲压开裂原因进行系统分析。结果表明,钢中P、S等杂质元素含量较低,显微组织为铁素体+珠光体组织,在钢基体中存在较大尺寸的B类夹杂物,同时心部珠光体带中存在一些尺寸为5～8μm富含Nb的块状物,且在这些富含Nb的块状物周围出现因受力发生开裂的微裂纹。因此冲压开裂的主要原因是由于夹杂物和富含Nb的块状物的存在破坏钢基体连续性所致。

低成本590MPa级汽车大梁钢板的工业试制

在攀钢1450热连轧生产线进行了利用510MPa级化学成分的钢坯轧制590MPa级汽车大梁钢的工业试验，分析了钒微合金钢通过晶粒细化和沉淀强化提高性能的工艺原理。结果表明，终轧温度控制在800～850℃，卷取温度控制在610-50℃，可以获得良好的细晶强化和沉淀强化效果，产品具有良好的综合力学性能。

首钢高表面质量高强度汽车大梁钢的开发

根据汽车大梁钢的要求,采用低碳的成分设计和高温加热、高温轧制及低温卷取的工艺思想,控制钢板表面的氧化铁皮结构,开发出了高表面质量的高强大梁钢,关键氧化物Fe3O4含量达到75%以上。该大梁钢的性能稳定、表面质量好。

超高强汽车大梁钢700L的开发研制

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,开发出屈服强度700 MPa级热轧汽车大梁用钢的情况。对该钢的组织形态和析出相进行了分析,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。

Ti对700 MPa级汽车大梁钢静态软化行为的影响

利用Gleeble-3500热模拟试验机进行双道次压缩试验,研究了Ti对700 MPa级高强度汽车大梁钢静态软化行为的影响。通过测量不同温度和不同道次间隔时间的"应力-应变"曲线,计算出了相同条件下无Ti钢和含Ti钢的再结晶体积分数。结果表明,Ti的添加不仅可以在高温下阻碍等轴晶粒的长大,而且能够抑制形变奥氏体的静态再结晶行为,降低静态软化率。添加0.04%Ti后,静态再结晶激活能由260 kJ·mol^(-1)提高至321 kJ·mol^(-1)。静态再结晶激活能的提高归因于含Ti钢中形成的(Ti,Nb)(C,N)等析出相在高温度下对晶界迁移的阻碍。

Ti微合金化700MPa级汽车大梁钢的研究

通过实验，采用低成本Ti微合金元素进行强化，获得了抗拉强度745～760MPa，下屈服强度640～655MPa，伸长率为23．0％～23．5％的热轧钢板。同时，通过调整热轧工艺，获得了终冷温度与热轧板强度的关系。此外，研究了轧制过程不同阶段析出相的种类、分布以及析出量的变化情况。结果表明，钢板屈服强度、抗拉强度与其终冷温度基本呈线性关系，随终冷温度的降低，屈服强度和抗拉强度均明显提高。析出相的定量分析结果表明，在粗轧结束时，Ti的析出率接近50％，在精轧结束时，Ti的析出率接近60％。在700℃等温卷取后，Ti的析出率超过95％。降低卷取温度到650、600℃时，Ti的析出率分别降低到87．5％、75．2％。如果700℃终冷后采用空冷方式冷却，Ti的析出率最低，降低到只有63．3％，与精轧结束时析出量相近。

终轧温度和卷取温度对汽车大梁钢氧化铁皮特征的影响

通过SEM(扫描电镜)和IPP软件研究了不同终轧温度和卷取温度下汽车大梁钢的氧化铁皮厚度、微观结构。结果表明,终轧温度为800~920℃时,汽车大梁钢的氧化铁皮微观结构均为残余FeO+先共析Fe3O4,随着终轧温度的升高,氧化铁皮平均厚度增加,Fe O比例增加,先共析Fe3O4比例降低。卷取温度为530~650℃时,氧化铁皮组织中存在共析组织(Fe3O4+Fe),随着卷取温度的升高,汽车大梁钢的氧化铁皮平均厚度增加,FeO比例增加,先共析Fe3O4比例增加,共析(Fe3O4+Fe)比例降低。

原位统计分布技术分析汽车大梁钢坯

采用金属原位分析技术对汽车大梁钢坯横截面上各元素的成分分布、中心偏析、疏松、夹杂等进行质量分析。并采用最大偏析度以及统计偏析度等指标对各元素的偏析程度进行了定量表征。从大梁钢坯横截面整体的原位统计分布二维成分等高图可以直观的看出,在连铸坯横截面上中心部位,硫形成一条较连续的"带状"偏析,磷形成一条不连续的"带状"偏析,其它元素中心"带状"偏析不明显。结果表明,被测连铸大梁钢坯横截面内弧侧有明显的疏松现象,在内弧侧的缺陷位置(缩孔)处富集了少量铝和钙。此技术的应用有利于连铸坯的质量控制和工艺条件改进。

600 MPa级汽车大梁钢疲劳极限确定和疲劳断裂原因分析

为确定薄板坯连铸连轧(flexible thin slab rolling,FTSR)短流程生产线生产的600 MPa级汽车大梁钢是否满足装车要求,利用升降法研究了汽车大梁钢的抗疲劳性能。研究结果表明,采用对数试验应力-对数疲劳寿命拟合的方法要优于直接采用试验应力-疲劳寿命,计算得到了不同存活率下的P-S-N曲线,由图得到疲劳极限强度为294 MPa,经过数值计算得到的疲劳极限强度为287.1 MPa。采用扫描电子显微镜对疲劳试样进行了断口分析,发现疲劳断裂为韧性断裂,夹杂物为裂纹的起源,结合试验钢的性能指标和装车试用考核结果,确认FTSR生产线开发的600 MPa级汽车大梁钢满足装车使用要求。

HG700汽车大梁钢的热变形行为及流变应力本构模型的建立

采用Gleeble 3500型热模拟试验机对HG700汽车大梁钢进行单道次压缩试验,研究了其在变形温度950~1150℃和应变速率0.01~5.00s^-1条件下的流变应力行为;根据真应力-真应变曲线,采用线性回归方法建立该钢的流变应力本构模型,并进行了试验验证。结果表明:在高应变速率(1.00,5.00s^-1)下,HG700汽车大梁钢的动态软化行为以动态回复为主,而在低应变速率(0.01,0.10s^-1)下,HG700汽车大梁钢发生了明显的动态再结晶;变形温度的升高及应变速率的降低均会促进流变应力的降低,且会促进应力更早达到峰值;由构建的以变形温度、应变速率、真应变为变量的流变应力本构模型得到的预测结果与试验结果吻合良好,该模型可准确地预测HG700汽车大梁钢的流变应力。

KR-BOF-LF-CC生产汽车大梁钢LG510L洁净度的研究

通过氧氮分析、金相分析、大样电解法、扫描电镜及能谱分析等,研究采用KR-BOF-LF-CC工艺生产的汽车大梁钢LG510L的洁净度。结果表明,铸坯中平均T[O]和氮含量分别为29.20×10-6和38.80×10-6;钢中显微夹杂物和大型夹杂物数量都随着各工序的不断进行大体呈递减趋势;钙处理前主要显微夹杂物为Al2O3,经过钙处理后,夹杂物发生变性,主要为CaO-Al2O3;铸坯中大型夹杂物主要是SiO2和硅铝酸盐,来源于脱氧产物及其与耐火材料或炉渣反应的产物。

安钢510L汽车大梁钢直装、热装生产试验

为实现炼—轧工序间的高温衔接,基于安钢1780mm生产实际,对汽车大梁钢510L热装和直装进行了生产试验,结果表明,510L板坯在550～650℃热装和700～780℃直装加热,板坯表面未发现裂纹缺陷,成品卷板的组织、性能指标均优于冷装。热连轧机组510L钢热装或直装生产工艺切实可行。

含钒汽车大梁钢P510L连续冷却时的组织转变

用MMS-200热力模拟试验机研究了含钒汽车大梁钢P510L在连续冷却条件下的组织演变规律,采用热膨胀法结合金相法建立了P510L的静态CCT曲线和动态CCT曲线,分析了变形条件、冷却速度对P510L显微组织的影响.结果表明:奥氏体低温区的变形促进了铁素体相变和珠光体相变,抑制了贝氏体相变;并且随着冷却速度的增大,铁素体的量减少,贝氏体的量增多.

WL510汽车大梁钢开裂原因分析

WL510汽车大梁钢在冷弯过程中,在弯背上发生开裂,利用扫描电镜和金相显微镜对开裂试样进行断口观察和金相分析。结果表明,该试样开裂的主要原因是其存在大量的夹杂物、夹渣和组织偏析。

610MPa级汽车大梁钢生产实践

莱钢采用合理的成分设计、洁净钢生产技术及控轧控冷工艺,实现了610MPa级汽车大梁用钢的工业生产,产品综合性能优良,屈服强度550MPa,抗拉强度652MPa,延伸率27%,组织以F+P为主,铁素体平均晶粒度达到12级,有效率为50%时的疲劳强度为635MPa,完全满足了用户的使用需求。