汽車結構用590 MPa級低合金高強度鋼熱鍍鋅生產工藝

供稿|付東賀 / FU Dong-he

隨著人們對汽車減震節能和車身安全性更加重視，國外的中、高檔轎車高強度熱鍍鋅鋼的應用比例已超過50%，我國汽車用中高檔轎車使用高強度鋼板的比例也越來越高。590 MPa級低合金高強度鋼強度級別較高，力學性能指標能夠滿足大部分汽車零件的使用要求，而且熱鍍鋅機組生產工藝成本較低，研發出590 MPa級低合金高強度鋼，對于生產廠和汽車廠降低成本是雙贏的。表1為成品力學性能指標要求。

表1 力學性能要求

試驗鋼的化學成分

590 MPa級低合金高強鋼采用Nb、Ti細化晶粒，合理設定軋制工藝參數、熱鍍鋅退火溫度，形成Nb、Ti第二相粒子的析出沉淀，配合C、Mn等元素的固溶作用，經相變過程提高強度，得到均勻細小的晶粒組織[1-2]，保證高屈服強度和良好的成形性能。試驗鋼的化學成分見表2。

表2 試驗鋼的化學成分(質量分數，%)

熱鍍鋅退火工藝試驗

試驗方案

通過對590 MPa級低合金高強鋼再結晶溫度的研究，設定830、810和790℃三種熱鍍鋅退火溫度及75和95 m/min兩種不同的熱鍍鋅帶鋼速度在熱鍍鋅機組進行生產試驗。

試驗鋼力學性能對比

表3為不同退火溫度和帶鋼速度與材料力學性能之間的關系。表3數據表明，在同一退火溫度下，鋼板強度隨熱鍍鋅帶鋼速度升高而升高。退火溫度830℃時，鋼板強度低于590 MPa；退火溫度810℃時，鋼板力學性能良好。退火溫度790℃時，鋼板屈服強度高于500 MPa，不利于沖壓成形使用。因此合適的退火溫度為810℃，熱鍍鋅帶鋼速度75至95 m/min為熱鍍鋅合理的帶鋼速度。

表3 不同退火工藝試樣的力學性能

試驗鋼組織對比

表4為不同退火溫度和熱鍍鋅帶鋼速度下試驗鋼的金相顯微組織和晶粒度，590 MPa級低合金高強鋼的顯微組織構成為鐵素體+珠光體的混合組織。6個試樣晶粒度差別不大，此結果是因為帶鋼退火溫度和帶鋼速度的差別較小，說明晶粒大小對力學性能的差別影響不大。因此屈服強度的變化和晶粒大小關系不大。文獻[3-4]表明，屈服強度的變化是由于隨著退火溫度的升高，Nb的析出物粗化或者溶解，減弱了沉淀強化效果。

表4 試驗鋼金相顯微組織和晶粒度

圖1為不同退火溫度和速度下顯微組織。830℃退火時帶狀組織最嚴重，810℃和790℃退火時帶狀組織不明顯。由于退火溫度降低，C原子和Mn原子的擴散能力減弱，C原子在試樣中心部位的偏聚減少，帶狀組織不明顯，這對鋼板的使用性能有利[5]。

圖1 金相組織

沖壓成形試驗

圖2 材料成形制件

圖2 為810℃退火試驗材料在某汽車零部件沖壓廠制成門檻內側邊梁部件，滿足用戶使用要求，說明成形性能良好。

結束語

(1) 采用Nb、Ti復合微合金化成分設計，可生產抗拉強度590 MPa以上汽車結構用低合金高強度鋼，滿足用戶使用要求。

(2) 不同退火溫度和熱鍍鋅帶鋼速度晶粒度差別不大，因而引起鋼的力學性能差別的不是晶粒度而是由于隨著退火溫度的升高Nb的析出物粗化或者溶解減弱了沉淀強化效果。

(3) 810℃退火時，熱鍍鋅帶鋼速度控制在75~95 m/min，帶狀組織不明顯，鋼板力學性能良好，成形性能良好。

攝影 左文燕