供稿|于立偉，王旭生，康海軍，楊得草 /

熱軋酸洗板以其較高的性?xún)r(jià)比、優(yōu)良的表面質(zhì)量和穩(wěn)定的性能替代了很多冷軋和熱軋產(chǎn)品，熱軋酸洗板已逐漸為廣大汽車(chē)用戶(hù)所認(rèn)可。SAPH440熱軋酸洗板為440 MPa抗拉強(qiáng)度級(jí)汽車(chē)結(jié)構(gòu)鋼板，一般用于汽車(chē)底盤(pán)成形結(jié)構(gòu)件，如橫梁、縱梁等，該產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外汽車(chē)制造行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用[1]。熱軋酸洗板主要以厚度≤4.0 mm的薄規(guī)格產(chǎn)品為主，其中厚度≤2.0 mm的產(chǎn)品最受歡迎。

目前，本鋼具有成熟的SAPH440熱軋酸洗產(chǎn)品的表面控制措施，可以生產(chǎn)表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的SAPH440熱軋酸洗產(chǎn)品。隨著汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)零部件對(duì)原材料產(chǎn)品性能的要求不斷提高，低屈服強(qiáng)度和高擴(kuò)孔率等個(gè)性化需求打破了原有工藝的單一格局，常規(guī)產(chǎn)品的工藝定位無(wú)法滿足個(gè)性化需求，促使本鋼對(duì)SAPH440熱軋酸洗鋼卷的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，以滿足個(gè)性化需求的組織性能。

本文主要介紹了本鋼SAPH440熱軋酸洗鋼卷為滿足個(gè)性化需求而進(jìn)行工藝優(yōu)化的過(guò)程，以及優(yōu)化前后組織和性能情況。

SAPH440主要指標(biāo)

SAPH440是日標(biāo)JIS G3113中的牌號(hào)，主要指標(biāo)來(lái)源于該標(biāo)準(zhǔn)，但為適應(yīng)本鋼實(shí)際和用戶(hù)需求，部分指標(biāo)更加嚴(yán)格。主要化學(xué)成分要求如表1所示。表2是鋼板厚度為6.0 mm以下的熱軋酸洗板的力學(xué)性能要求。

表1 SAPH440化學(xué)成分要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

優(yōu)化前生產(chǎn)工藝

工藝路徑

工藝流程：爐外精煉→連鑄→加熱→熱連軋→層流冷卻→卷取→性能檢測(cè)→平整→酸洗→包裝出廠。

爐外精煉的主要作用是精調(diào)化學(xué)成分、深度脫硫、凈化鋼水等。層流冷卻主要控制帶鋼的冷卻速度和卷取溫度，卷取溫度設(shè)定為600～680℃，以獲得所需的組織，從而達(dá)到所需的性能。從連鑄到酸洗，所有工序都要嚴(yán)格控制表面質(zhì)量的措施，以獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量。

成分設(shè)計(jì)

常規(guī)SAPH440采用C-Mn-Nb的成分設(shè)計(jì)，如表3所示。按該化學(xué)成分設(shè)計(jì)方案生產(chǎn)的SAPH440為多邊形鐵素體+珠光體組織，碳氮化鈮在鐵素體中析出，強(qiáng)化鐵素體，生產(chǎn)的鋼卷具有生產(chǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)、性能穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

表2 力學(xué)性能要求

表3 常規(guī)SAPH440化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

組織和性能

常規(guī)SAPH440典型組織如圖1所示，為多邊形鐵素體+珠光體組織，鐵素體平均晶粒度12級(jí)左右，細(xì)小均勻；板厚中心位置組織常呈帶狀分布，不高于3級(jí)，但對(duì)常規(guī)的成形使用影響不大；非金屬夾雜物等級(jí)低于1.5級(jí)。

常規(guī)SAPH440的典型性能如表4所示，屈服強(qiáng)度高于400 MPa，鈮的析出強(qiáng)化作用對(duì)屈服強(qiáng)度的提高更為明顯。

低屈服強(qiáng)度SAPH440工藝優(yōu)化

常規(guī)工藝生產(chǎn)的SAPH440屈服強(qiáng)度較高，不利于加工成形，因此客戶(hù)提出降低屈服強(qiáng)度來(lái)提高成形性能的需求。根據(jù)SAPH440標(biāo)準(zhǔn)和客戶(hù)需求，低屈服強(qiáng)度SAPH440的不添加鈮、鈦等合金元素，避免鈮、鈦等元素的析出強(qiáng)化鐵素體，并采用適當(dāng)提高碳含量，從而獲得較低的屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比。產(chǎn)品組織依然為鐵素體+珠光體，因此卷取溫度設(shè)定不變。

優(yōu)化成分設(shè)計(jì)

低屈服強(qiáng)度SAPH440需在保障較低的屈服強(qiáng)度的同時(shí)滿足抗拉強(qiáng)度的要求，不添加鈮合金后，抗拉強(qiáng)度會(huì)明顯降低，需提高錳含量和碳含量來(lái)提高抗拉強(qiáng)度。碳和錳均為固溶強(qiáng)化，不會(huì)大幅提高屈服強(qiáng)度，并且碳對(duì)抗拉強(qiáng)度的貢獻(xiàn)大于屈服強(qiáng)度，有利于獲得較低的屈服強(qiáng)度。低屈服強(qiáng)度SAPH440化學(xué)成分優(yōu)化如表5所示。

圖1 常規(guī)SAPH440組織

表4 常規(guī)SAPH440力學(xué)性能

典型組織和性能

低屈服強(qiáng)度SAPH440典型組織如圖2所示，為多邊形鐵素體+珠光體組織，鐵素體平均晶粒度為12級(jí)左右；板厚中心位置帶狀組織較重，評(píng)定等級(jí)為3級(jí)左右；非金屬夾雜物等級(jí)低于1.5級(jí)。由于碳含量的增加，導(dǎo)致奧氏體在組織轉(zhuǎn)變過(guò)程中形成了更多的珠光體。

表5 低屈服強(qiáng)度SAPH440化學(xué)成分優(yōu)化(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

圖2 低屈服強(qiáng)度SAPH440典型組織

表6 低屈服強(qiáng)度SAPH440力學(xué)性能

高擴(kuò)孔率SAPH440工藝優(yōu)化

擴(kuò)孔性能作為一項(xiàng)成形性能指標(biāo)，反映的是在擴(kuò)孔過(guò)程中鋼板抵抗因孔緣局部伸長(zhǎng)變形過(guò)大而在垂直于孔緣方向上引起局部開(kāi)裂的能力。高擴(kuò)孔率SAPH440主要用于有內(nèi)凹翻邊成形要求的零部件，鋼板擴(kuò)孔性能主要代表的就是鋼板內(nèi)凹翻邊成形的能力[2]。常規(guī)SAPH440擴(kuò)孔率為60%左右，在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)孔部位翻邊過(guò)程中易開(kāi)裂。而擴(kuò)孔率≥80%的鋼不易開(kāi)裂。鐵素體單一相具有高延伸率和高延伸凸緣性能的特點(diǎn)，日本某公司[3]利用此特點(diǎn)成功開(kāi)發(fā)出780 MPa級(jí)的鐵素體和納米級(jí)碳化物的高擴(kuò)孔率鋼。目前高擴(kuò)孔鋼多采用鐵素體+貝氏體雙相組織，一般稱(chēng)為FB高擴(kuò)孔鋼[4]。

單一鐵素體相需要較低的碳含量和大量合金來(lái)避免珠光體的生成，合金成本很高，主要應(yīng)用于高強(qiáng)鋼。對(duì)于SAPH440產(chǎn)品，不宜采用此種工藝方案。鐵素體+貝氏體雙相組織雖然合金成本較低，但也存在諸多弊端：①貝氏體轉(zhuǎn)變溫度低，生產(chǎn)工藝難度較大；②由于SAPH440強(qiáng)度相對(duì)較低，應(yīng)控制鐵素體和貝氏體組織的含量，以免出現(xiàn)強(qiáng)度過(guò)高的問(wèn)題，進(jìn)一步加大生產(chǎn)控制難度；③由于鐵素體+貝氏體雙相鋼采用高硅的化學(xué)成分設(shè)計(jì)，對(duì)熱軋酸洗板來(lái)說(shuō)，高硅形成的氧化鐵皮難于去除，酸洗后鋼板表面條帶狀氧化鐵皮痕跡嚴(yán)重，影響表面質(zhì)量。

本鋼高擴(kuò)孔率SAPH440采用較低的碳含量、較低的卷取溫度等工藝，減少珠光體的形成、彌散珠光體分布，細(xì)化鐵素體晶粒提高擴(kuò)孔率[5]。

主要成分優(yōu)化

高擴(kuò)孔率SAPH440采用低碳工藝，化學(xué)成分優(yōu)化如表7所示。

典型組織和性能

高擴(kuò)孔率SAPH440典型組織如圖3所示，為多邊形鐵素體+珠光體組織，鐵素體平均晶粒度12.5級(jí)，珠光體彌散分布；板厚中心位置無(wú)帶狀組織；非金屬夾雜物等級(jí)低于1.5級(jí)。

高擴(kuò)孔率SAPH440的力學(xué)性能如表8所示，擴(kuò)孔率大于110%。

結(jié)束語(yǔ)

(1) 采用適當(dāng)?shù)奶己?，配合熱軋工藝，生產(chǎn)出

低屈服強(qiáng)度SAPH440的典型性能如表6所示，屈服強(qiáng)度一般低于370 MPa，屈強(qiáng)比0.75。質(zhì)量合格的低屈服強(qiáng)度SAPH440熱軋酸洗鋼卷，屈服強(qiáng)度在350 MPa左右，屈強(qiáng)比為0.75。

表7 高擴(kuò)孔率SAPH440化學(xué)成分優(yōu)化(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表8 高擴(kuò)孔率SAPH440力學(xué)性能

圖3 高擴(kuò)孔率SAPH440典型組織

(2) 采用較低的碳含量、較低的卷取溫度等工藝，獲得細(xì)小均勻的鐵素體+珠光體組織，生產(chǎn)出擴(kuò)孔率大于110%的高擴(kuò)孔率SAPH440熱軋酸洗鋼卷。

[1] 吳菊環(huán). 汽車(chē)結(jié)構(gòu)用SAPH440熱軋鋼板的試制. 軋鋼，2011，28(1)：63

[2] 張建蘇. 熱軋高強(qiáng)度高擴(kuò)孔鋼研究在寶鋼的發(fā)展// 第八屆中國(guó)鋼鐵年會(huì). 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)，北京，2011：5

[3] Funakawa Y，Shiozai T，Tomita K，et al. Development of high strength hot rolled sheet steel consisting of ferrite and nanometersized cabides. ISIJ International，2004，44 (11)：1945

[4] Koh-ichi S，Nakano K，Sung-moo S，et al. Retained austenite characteristics and stretch-flangeability of high-strength low-alloy TRIP type bainitic sheet steels. ISIJ International，2002，42 (4)：450

[5] Zhang J S，Chen Z P. The effect of finishing temperatures of fb steel on hole expansion ratio// Proceeding of The 3rdInternational Conference on Advanced Structural Steel. Gyeongju，Korea，2006：904