先進(jìn)高強(qiáng)度汽車用鋼板研究進(jìn)展與技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀(編輯修改稿)
2024-09-06 00:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 鋼新區(qū)冷軋薄板廠建成投 經(jīng)過近二十年的發(fā)展，國內(nèi)汽車板生產(chǎn)取得了 產(chǎn)，年產(chǎn)80萬t汽車板㈧，目前已經(jīng)能夠批量供應(yīng)3萬方數(shù)據(jù)總第24l期連續(xù)退火和連續(xù)熱鍍鋅DP590和DP780鋼板。 森克虜伯生產(chǎn)的先進(jìn)高強(qiáng)汽車板包括雙相鋼DP／ 2015年邯鋼在1連續(xù)退火產(chǎn)線上試制出DP980 FB—w600，TRIP鋼Ra—w700，復(fù)相鋼CP—W 鋼，另外預(yù)計(jì)2015年年底前2峁超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)線將 800、cP—w 900、cP—w 1000，馬氏體鋼Ms— 調(diào)試完成，屆時(shí)邯鋼將能夠生產(chǎn)DP、TRIP鋼、馬氏 w1000、1200Ms等。 體鋼、部分馬氏體鋼等超高強(qiáng)鋼，最高強(qiáng)度超過 1．2第二代先進(jìn)高強(qiáng)度汽車用鋼1 500 MPa。河鋼集團(tuán)唐鋼公司高強(qiáng)鋼產(chǎn)線2014年 1．2．1理論研究現(xiàn)狀底調(diào)試完畢，該產(chǎn)線能夠生產(chǎn)l 200 MPa以上超高 第二代先進(jìn)高強(qiáng)度汽車用鋼采用的冶金原理， 強(qiáng)鋼。目前已經(jīng)成功試制出連續(xù)退火DP590和 是利用鋼中較多的cr、Ni、Mn等元素穩(wěn)定奧氏體， DP780，并在唐鋼4高強(qiáng)鋼熱鍍鋅產(chǎn)線上試制出 擴(kuò)大奧氏體區(qū)至室溫，得到室溫狀態(tài)下為面心立方 DP590鋼，性能穩(wěn)定可批量供貨。河鋼集團(tuán)生產(chǎn)和 的奧氏體的單相組織，利用奧氏體在變形過程中發(fā) 試制的先進(jìn)高強(qiáng)鋼產(chǎn)品實(shí)物性能如表2所示。 生TwIP(孿生誘發(fā)塑性)效應(yīng)和TRIP(相變誘導(dǎo)塑 表2河鋼集團(tuán)先進(jìn)高強(qiáng)鋼生產(chǎn)和試制情況 性)效應(yīng)增加鋼的強(qiáng)度和塑性。TwIP鋼通過鐵基Tab．2 Production and岫al manufacture of 體中添加25％～30％的Mn，并加入少量Al和si，adVanced hi曲一strength steelin Hesteel Group 穩(wěn)定殘余奧氏體，增加層錯(cuò)能，促進(jìn)形變過程中發(fā)生孿生變形，形成孿晶和亞孿晶阻礙位錯(cuò)滑移，動(dòng)態(tài)細(xì) 化晶粒，延遲縮頸的產(chǎn)生，促進(jìn)塑性和強(qiáng)度提 高168?！? ；另一方面抑制奧氏體發(fā)生馬氏體相變。此 外，TwIP鋼中可添加c、N、Cu，Ni，Nb，V，Ti，Mo等 元素，穩(wěn)定奧氏體，提高層錯(cuò)能，抑制馬氏體相變； c、N元素固溶強(qiáng)化效果較好，其含量與奧氏體層錯(cuò) 能之間有密切的關(guān)系，不同成分體系中c、N元素與 奧氏體層錯(cuò)能之間的關(guān)系不同，F(xiàn)e—Mn—si—Al 系TwIP鋼中，層錯(cuò)能隨氮含量的增加先提高后降 低，而Fe—Mn—c系TwIP鋼層錯(cuò)能與氮含量的關(guān) 系則恰好相反，此外c還會(huì)引起動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效 (DSA)強(qiáng)化，但是添加過多的C、N會(huì)惡化焊接性國外高強(qiáng)度汽車板的生產(chǎn)主要集中在浦項(xiàng)、新 能；cu元素推遲形變中孿晶的產(chǎn)生，降低孿晶的增 日鐵、JFE、安塞樂米塔爾、ssAB、德國蒂森克虜伯等 加速率，降低加工硬化速率，提高屈服強(qiáng)度和伸長 鋼廠。浦項(xiàng)已經(jīng)能夠生產(chǎn)抗拉強(qiáng)度600～980 MPa 率，降低抗拉強(qiáng)度168。0|；Nb、V、Ti還可以細(xì)化奧氏體 冷軋、熱鍍鋅及合金化熱鍍鋅DP鋼，以及抗拉強(qiáng)度 晶粒。奧氏體層錯(cuò)能是影響TwIP鋼力學(xué)性能、位 低于780 MPa冷軋及電鍍鋅TRIP鋼；實(shí)驗(yàn)室開發(fā) 錯(cuò)交滑移、相穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。過低的層錯(cuò)能 出1 180 MPa級(jí)合金化熱鍍鋅TRIP鋼，以及1 180 (20 mJ／m2)，就可能誘發(fā)馬氏體相變；而過高的 MPa冷軋、電鍍鋅、熱鍍鋅和合金化熱鍍鋅CP鋼； 層錯(cuò)能(40 mJ／m2)，也不利于孿晶的形成 。；層 另外開發(fā)出PosMartGIl470熱成形鋼。新日鐵生產(chǎn) 錯(cuò)能大約為25 mJ／m2時(shí)，在應(yīng)力作用下發(fā)生TwIP的先進(jìn)高強(qiáng)度汽車板產(chǎn)品，包括590～1 180 MPa的 效應(yīng)，通過形變中孿晶的形成來延遲鋼的縮頸。大 DP鋼冷軋及電鍍鋅產(chǎn)品，以及590～980 MPa的熱 量研究表明168。2’13 J，影響層錯(cuò)能的因素包括合金元 鍍鋅產(chǎn)品，其中有約70％為合金化熱鍍鋅產(chǎn)品。新 素、成分的偏聚、溫度、磁性等。 日鐵還研發(fā)了590～780 MPa的冷軋及熱鍍鋅TRIP TwIP鋼工作溫度范圍內(nèi)(一般指一70℃至400 鋼，其中，60％以上為合金化熱鍍鋅產(chǎn)品。JFE采用 ℃)是單一的奧氏體組織，在較低的應(yīng)變速率10“／s 低合金成分設(shè)計(jì)方案和具有水淬方式的連續(xù)退火技 條件下即可誘發(fā)塑性產(chǎn)生機(jī)械孿晶，在拉伸變形時(shí)試 術(shù)(JFE—wQ～CAL)研發(fā)出了抗拉強(qiáng)度在780～ 樣均勻變形的伸長量占整個(gè)塑性變形的比例很高，斷 1 470 MPa的高強(qiáng)度冷軋汽車板168。安塞樂米塔爾 裂前沒有明顯的頸縮，可見TwIP效應(yīng)幾乎在整個(gè)變 的主要產(chǎn)品包括DP600、DP780、DP980、M800、usi— 形范圍內(nèi)都會(huì)起作用，因此相對(duì)于TRIP效應(yīng)只發(fā)生 borl500P等高強(qiáng)度汽車板和超高強(qiáng)度汽車板。蒂 在縮頸附近而言，是其具有更好的塑性的原因。第一4萬方數(shù)據(jù)河北冶金 2016年第l期代TwIP鋼典型成分Fe一25Mn一3Al一3si，抗拉強(qiáng) 含量5％～15％，以及低于第二代高強(qiáng)汽車用鋼中 度達(dá)到650 MPa，伸長率大于90％，強(qiáng)塑積大于60 000 100％體積含量的奧氏體，利用奧氏體的TRIP／ MPa％，缺點(diǎn)是鍍鋅表面焊接問題，鋅會(huì)沿著接頭 TwIP效應(yīng)提高材料塑／韌性。目前正在研發(fā)的(包 處的晶界滲人，使接頭不穩(wěn)定。第二代TwIP鋼采用 括已經(jīng)工業(yè)化的)第三代高強(qiáng)汽車用鋼主要集中在高碳成分設(shè)計(jì)，降低Al、si用量，典型成分Fe一23Mn TG鋼和Q衄鋼，分別利用奧氏體的逆相變和正相一0．6c，抗拉強(qiáng)度大于1 000 MPa，伸長率大于50％， 變原理獲得足量和穩(wěn)定的奧氏體。TG鋼采用中錳 缺點(diǎn)是延遲開裂缺口敏感性。 的成分設(shè)計(jì)，通過直接淬火得到完全馬氏體或部分1．2．2生產(chǎn)現(xiàn)狀 馬氏體組織，然后加熱到兩相區(qū)退火得到鐵素體和 北京科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海大學(xué)、東北 奧氏體的兩相組織，經(jīng)過長時(shí)間的退火處理，c、Mn 大學(xué)等高校和研究機(jī)構(gòu)以及寶鋼對(duì)TwIP鋼進(jìn)行了 元素在鐵素體和奧氏體之間發(fā)生強(qiáng)再分配，奧氏體 深入研究。2011年，鞍鋼成功研發(fā)出TwIP 980鋼， 中錳含量最高可達(dá)到鐵素體中錳含量的3．6倍168。 ， 能夠批量供貨產(chǎn)品包括中厚板、熱軋、冷軋系列產(chǎn) 采用這種工藝能得到約30％奧氏體和超細(xì)硬相基 品，正在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的TwIPll80鋼屈服強(qiáng)度1 000 體組織；Q衄鋼采用正相變的工藝路線，將鋼加熱 MPa，抗拉強(qiáng)度1 230 MPa，伸長率30％。 到奧氏體區(qū)然后淬火到Ms點(diǎn)以下形成馬氏體和殘 早在1994年浦項(xiàng)就成功開發(fā)了Fe一25Mn一 余奧氏體兩相組織，利用淬火等溫及隨后的再分配 0．5c一1．5Al一0．1 si型TwIP鋼，抗拉強(qiáng)度大于 溫度下等溫將馬氏體中c元素?cái)U(kuò)散至奧氏體中，獲800 MPa，延伸率為60％；浦項(xiàng)Tw
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