石發(fā)才， 張志波

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

安全性和輕量化是汽車重要發(fā)展方向，商用車對(duì)輕量化因自身減重需要和排放政策的實(shí)施更顯得十分迫切。隨著燃油價(jià)格不斷上漲，國家對(duì)治理污染力度空前加大，商用車在保證安全的前提下盡可能減輕車身重量，以達(dá)到車輛運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低油耗和減少尾氣排放。商用車大梁是重要的承重件和安全件，它直接影響整車服役壽命與行車安全，基于減輕車重和提高安全性的考慮，制作大梁的材料在保證足夠強(qiáng)度的同時(shí)，還應(yīng)該保證良好的冷成型性、耐疲勞性等要求。

一汽解放、東風(fēng)商用、中國重汽等國內(nèi)知名商用車企業(yè)在批量使用500 MPa、600 MPa和700 MPa基礎(chǔ)上相繼提出開發(fā)更高強(qiáng)度級(jí)別的汽車大梁鋼材料需求，要求抗拉強(qiáng)度達(dá)到800 MPa以上，以達(dá)到車身更輕，有效裝載量更大，油耗和排放更低的目標(biāo)。

1 主要技術(shù)要求

800 MPa汽車大梁鋼主要技術(shù)要求見表1所示。

表1 力學(xué)性能和工藝性能

2 成分設(shè)計(jì)

針對(duì)技術(shù)要求，在成分設(shè)計(jì)上主要采用低的碳含量、低的硫含量，以及硫化物的球化處理，采用Ti、Nb復(fù)合微合金化，添加適量Mo，使得碳和微合金元素作用形成碳化物，同時(shí)，配合熱連軋的控扎控冷工藝，通過細(xì)晶、析出和相變強(qiáng)化機(jī)制，保證鋼板獲得良好機(jī)械性能[1]。

3 生產(chǎn)工藝

3.1 生產(chǎn)工藝流程

鐵水預(yù)處理→180 t轉(zhuǎn)爐冶煉→吹氬處理→LF精煉→板坯連鑄→板坯表面檢查與清理→板坯加熱→高壓水除鱗→2250粗軋及精軋→層流冷卻→卷取→性能檢驗(yàn)→包裝標(biāo)志→入庫。

3.2 冶煉工藝

為保證鋼質(zhì)純凈，使鋼中的S、P含量較低，首先嚴(yán)格把關(guān)入爐原料，入爐鐵水中S質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.015%，廢鋼中P和S質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.035%；其次鋼水采用脫硫、脫氣、鈣處理等爐外精煉工藝，轉(zhuǎn)爐渣料和LF爐渣料均采用優(yōu)質(zhì)石灰，精煉后打Si-Ca線對(duì)夾雜物變性處理。連鑄嚴(yán)格控制過熱度，全程采用保護(hù)澆鑄，防止鋼水二次氧化和鋼水增氮，并投入輕壓下功能。800 MPa級(jí)大梁鋼化學(xué)成分見表2。

表2 化學(xué)成分（熔煉分析） %

由表2可見，800 MPa級(jí)大梁鋼成分控制達(dá)到內(nèi)控要求，P、S含量較低，滿足鋼質(zhì)純凈度要求。

3.3 軋制工藝

為保證軋制順暢，避免負(fù)荷過載而報(bào)警，甚至斷帶等風(fēng)險(xiǎn)，合理分配軋制負(fù)荷，提高工藝參數(shù)命中率而得到良好性能，熱軋工藝要點(diǎn)為：

1）加熱工序。采用中高溫加熱，保證合金元素充分固溶，又要防止原始奧區(qū)體晶粒過分長(zhǎng)大。

2）粗軋工序。在奧氏體再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行7道次大變形量的快軋，利用再結(jié)晶作用細(xì)化奧氏體晶粒，同時(shí)避免混晶產(chǎn)生。

3）精軋工序。合理分配軋機(jī)負(fù)荷，保證過鋼通暢；高速軋制，控制總壓下率和終軋溫度以獲得良好性能。

4）冷卻及卷取工序。層流冷卻采用前段冷卻，盡可能將帶鋼快速冷至目標(biāo)卷取溫度，實(shí)現(xiàn)Nb、Ti等的微細(xì)化合物的彌散析出，實(shí)現(xiàn)超細(xì)晶粒和超高強(qiáng)度[2]。主要軋制工藝制度如表3所示。

表3 主要軋制工藝參數(shù) ℃

4 試制結(jié)果及分析

試制中對(duì)8.0 mm的鋼帶進(jìn)行取樣，化學(xué)成分分析（如上頁表2所示）、組織性能檢測(cè)。熱軋卷板性能見表4。

表4 力學(xué)性能

4.1 機(jī)械性能

由表4可見，800 MPa級(jí)大梁鋼不同取樣位和方向的各項(xiàng)性能均符合技術(shù)條件要求。其中，拉伸性能余量適中，且鋼卷在長(zhǎng)度方向強(qiáng)度較均勻，波動(dòng)范圍控制在835～875 MPa以內(nèi),冷彎性能與沖擊韌性良好。

4.2 組織

由光學(xué)顯微鏡觀察，圖1-1是鋼板近表面位置，此處晶粒非常細(xì)?。粓Dl-2是鋼板厚度1/4位置，可看到此處晶粒細(xì)小且較為均勻；圖l-3是鋼板中心部位，與近表和1/4處晶粒尺寸相比較大，同時(shí)，還可看到鋼板中心位置有偏析現(xiàn)象。觀察三處不同位置晶粒大小略有區(qū)別，但該鋼顯微組織均由細(xì)小針狀鐵素體晶粒組成。

圖1 金相組織

圖2 SEM組織

用掃描電鏡觀察其高倍組織，如圖2所示。微觀組織也為細(xì)小的針狀鐵素體、同時(shí)，還清晰看到少量的分離碳化物或變態(tài)珠光體組織存在。

5 結(jié)論

1）800 MPa級(jí)熱軋大梁鋼實(shí)測(cè)的化學(xué)成分、力學(xué)性能均達(dá)到技術(shù)要求，且力學(xué)性能均勻、穩(wěn)定。

2）800 MPa級(jí)熱軋大梁鋼的顯微組織結(jié)果顯示，其組織為細(xì)小的針狀鐵素體，還有分散分布的碳化物和少量的變態(tài)珠光體，這種組織特性決定了該鋼具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性匹配，是制作汽車大梁等零部件的理想材料。