载重汽车大梁用热轧双相钢板唐多光，冯锋，万晓景（上海工业大学）施荣华，李严（上钢三厂）本 文叙述了在热连轧机直接生产Ｓｉ－Ｍｎ热轧双相钢的化学成分设计，控轧控冷工艺。并生产出σ ＿ｂ≥６５０ＭＰａ，σ＿０．２／σ＿ｂ≤０．６０，δ＿５≥２１％的热轧双相钢板。同时还 探讨了双相钢的加工硬化特性、时效性和典型热轧双相钢金相组织特征。ＴＨＥＨＯＴ－ＲＯＬＬ ＥＤＤＵＡＬ－ＰＨＡ５ＥＳＴＥＥＬＳＨＥＥＴＳＵ５ＥＤＦＯＲＶＥＨｌＣＬＥＢＥＡＭｓ￥ ＴａｎｇＤｕｏｇｕａｎｇ；ＦｅｎｇＦｅｎｇ；ＷａｎＸｉａｏｊｉｎ（ＳｈａｎｇｈａｉＵｎ ｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）ＳｈｉＹＯｎｇｈｕａ；ＬｉＹａｎ（Ｓｈａｎｇ ｈａｉＳｔｅｅｌＷｏｒｋｓＮｏ，３）Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｃｓｔｈｅｐｒｏｃ ｅｓｓｉｎｇｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅｄｕａ１－ｐｈａｓｅｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｓｃｏｎｔ ａｉｎｉｎｇＳｉ－Ｍｎｕｓｃｄｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅｂｅａｍｓｏｎａｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｈｏｔ－ｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ，Ｉｔｃｏｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎ ｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｏｎ ｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇ，Ｂｙａｂｏｖｅｐ ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔＤ－Ｐｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｓｈａｖｅｂｅｅ ｎｐｒｏｄｕｃｅｄｗｉｔｈσ＿ｂ≥６５０Ｍｐａ，σ０．２／σ＿ｂ≤０．６０，δ≥２１％ ．Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｂｏｕｔｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇ－ｈａｒｄｅｎｉｎ ｇａｂｉｌｉｔｙ，ａｇｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＩｎＰｓｔｅｅｌａｒｅａｌｓｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ。由于 汽车工业的高速发展促使高强度低合金钢有新的突破，一代新的铁素体马氏体双相钢应运而生。本 钢具有低的屈服点和连续屈服特性，并具有初始加工硬化率高，强度和延性良好匹配的优点￣［１ ］，尤其在载重汽车大梁的冲压成型和使用上，较１６Ｍｎ、０．９ＳｉＶ钢优异。本文重点研究 热轧单张板双相钢成分设计、控轧控冷工艺，以及双相钢加工硬化性，时效性控制和典型金相组织 特征。１．材料和试验方法１·１热轧双相钢成分设计（１）满足载重汽车大梁性能要求以Ｓｉ、 Ｍｎ为强化元素，尽可能降低或不含铬、钼、钒等元素。（２）允许双相钢在轧制和冷却工艺中有 一定变化范围，而不对双相钢性能造成过大影响。并结合上钢三厂中板生产线实际情况。（３）非 室温时效型。（４）良好的可焊性和冲压性。根据上述要求设计了二种双相钢，其化学成分见表１ 。１·２控轧和控冷工艺１７５ｍｍ扁锭经１１５０℃加热，１０００℃开轧，在三辊劳特轧机粗 轧后，再经四辊可逆式轧机精轧，总压下量为９６％，每道次压下量为３０％，终轧温度７８０～ ８１５℃，成联系人：唐多光，副研究员，上海（２０００７２）上海工业大学品厚度６ｍｍ。精 轧后空冷２０～３０ｓ，在６２０～６６０℃间喷淋急冷至２００℃以下，再经１１辊矫直机矫平 ，剪边成６×ｌ６００×６０００ｍｍ单张双相钢热轧板。２．实验结果与分析２·１钢锭化学成 分见表２。２·２钢锭材料的过冷奥氏体连续冷却转变曲线及相变点分别见图１和表３。双相钢板 的控轧控冷工艺是根据图１和表３制定的。但应考虑实际轧制时ＣＣＴ图与上述无加工状态下奥氏 体连续转变曲线有所区别。区别在于奥氏体由于应变会加速铁素体析出，铁素体析出开始线大大提 前和贝氏体相变终了线左移，形成一个较宽的避让贝氏体的冷却窗口￣［２］，且因冷却速度较大 ，实际相变点Ａｒ＿３和Ａｒ＿１下降。２·３双相钢的力学性能从力学性能（表４）知，当实际 喷淋温度低于Ａｒ＿１，马氏体百分数仍控制在１３％左右，双相钢板有较好塑性。双相钢板在变 形１％～５％或１％～１０％内有较高的加工硬化指数，因此双相钢有较好的深冲性。本热轧双相 钢板在经过变形（ε＝１０％）后，强度就达到极限强度的９７％以上。热轧双相钢喷淋淬火的终 冷温度也十分重要，随喷淋温度上升，强度略有下降，塑性有所提高。当喷淋终点温度为２００℃ ，延伸率稳定在２６％左右，但当喷淋终点温度高于２５０℃，空冷到室温，则发现双相钢中马氏 体回火，铁素体中大量可动位错消失，拉伸曲线出现屈服平台，σ＿０．２／σ＿ｂ上升到０．７ 以上，双相钢失去原有特性（图２）。２·４热轧双相钢的时效性由于双相钢组织为铁素体加马氏 体，是一种亚稳态组织，若双相成分设计不合理，会有明显的室温时效性￣［３．４］。本文所设 计的二种热轧双相钢板均属非室温时效型，钢板在室外长期存放不会丧失双相钢特性（表５、６） 。文献［４］及本工作证明，一定碳化物形成元素含量如Ｍｎ＞０．８０％，和非碳化物元素含量 Ｓｉ＜１．２％，以及残余含Ａｌ≥０．０２％，是保证双相钢中碳、氮原子在室温下不易扩散和 高密度位错不容易散失的重要内在因素，因此可获得在室温下长期存放，性能稳定的，非室温时效 型的热轧双相钢板。２·５热轧双相钢的金相特征典型热轧双相钢组织（图３），由多边形铁素体 和约１３％马氏体组成，铁素体平均尺寸为５～１０μｍ，平均４～５个铁素体分摊一个岛状马氏 体，在马氏体边缘出现少量（＜３％）细小碳化物，对其热轧双相宏观力学性能无大影响。对于热 轧双相钢中铁素体、马氏体、细小碳化物的精细结构用Ｈ－８００型透射电镜进行了观察。图４为 热轧双相钢中典型的低碳板条马氏体形貌。图５是热轧双相钢中铁素体，由于马氏体相变时体积膨 胀，使在铁素体边缘产生高密度可动位错，正是由于这些高密度可动位错容易被开动的结果，才使 双相钢有着较低的屈服点和连续均匀屈服的变形特点。透射电镜也揭示出现粒状贝氏体（图６）和 少量细珠光体（图７）。本钢通过二汽石堰分厂制造东风汽车发动机前横梁（６×７５０×９００ ｍｍ，重１１．５８ｋｇ）的冲压成型结果表明，此双相钢板强度较高，塑性较好，冲压成型良好 ，且强度和塑性匹配好，是理想的汽车冷冲压零件用板材。３．结论３·１Ｓｉ－Ｍｎ双相钢，在 适当工艺条件下，σ＿ｂ≥６５０Ｍｐａ，σ＿０．２／σ＿ｂ≤０．６，δ＿５≥２１％。３· ２本钢最佳工艺是８００℃左右终轧后，空冷２０～３０ｓ，在６２０～６６０℃喷淋淬火到２０ ０ＯＣ后再空冷，严格按此工艺，其δ＿５≥２６％。３·３本钢是非室温时效型，在室外长期存 放，仍保持双相钢的稳定性能。３·４本钢板在汽车发动机前横梁上应用表明，双相钢强度较高， 塑性较好，冲压成型性好，是一种理想的汽车冲压零件用钢板。参考文献｜｜［１］Ｄａｖｅｎｐ ｏＹｔ，Ａ．Ｔ．ＦｏｒｍａｂｌｅＨＳＬＡａｎｄＤｕａｌ－ＰｈａｓｅＳｔｅｅｌｓ，ＡＩＭ Ｅ，ＮｅｗＹｏｒｋＮ．Ｙ１９７９。［２］间野纯一，，６８（１９８２），１２９７～１３０ ５。［３］Ａｎｅｌｌｉ，Ｅ，ａｎｄＭａｓｃａｎｚｏｎｉ，ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅＰｈ ｙｓｉｃａｌＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｔｅｅｌ．ＴｈｅＭｅ ｔａｌＳｏｃｉｅｔｙｌ９８２，４７～５６。［４］Ｆａｒａｋａｗａ，Ｔｅｔａｌ．，Ｔｒａ ｎｓ，Ｉ．ＳＩＪ，２４（１９８４）１１３～１２１。载重汽车大梁用热轧双相钢板@唐多光， 冯锋，万晓景，施荣华，李严$上海工业大学，上钢三厂本文叙述了在热连轧机直接生产Ｓｉ－Ｍ ｎ热轧双相钢的化学成分设计，控轧控冷工艺。并生产出σ＿ｂ≥６５０ＭＰａ，σ＿０．２／σ ＿ｂ≤０．６０，δ＿５≥２１％的热轧双相钢板。同时还探讨了双相钢的加工硬化特性、时效性 和典型热轧双相钢金相组织特征。［１］ＤａｖｅｎｐｏＹｔ，Ａ．Ｔ．ＦｏｒｍａｂｌｅＨＳＬ ＡａｎｄＤｕａｌ－ＰｈａｓｅＳｔｅｅｌｓ，ＡＩＭＥ，ＮｅｗＹｏｒｋＮ．Ｙ１９７９。［２ ］间野纯一，，６８（１９８２），１２９７～１３０５。［３］Ａｎｅｌｌｉ，Ｅ，ａｎｄＭａ ｓｃａｎｚｏｎｉ，ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅＰｈｙｓｉｃａｌＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｔｅｅｌ．ＴｈｅＭｅｔａｌＳｏｃｉｅｔｙｌ９８２，４７～５ ６。［４］Ｆａｒａｋａｗａ，Ｔｅｔａｌ．，Ｔｒａｎｓ，Ｉ．ＳＩＪ，２４（１９８４）１１ ３～１２１。，是保证双相钢中碳、氮原子在室温下不易扩散和高密度位错不容易散失的重要内在 因素，因此可获得在室温下长期存放，性能稳定的，非室温时效型的热轧双相钢板。２·５热轧双 相钢的金相特征典型热轧双相钢组织（图３），由多边形铁素体和约１３％马氏体组成，铁素体平 均尺寸为５～１０μｍ，平均４～５个铁素体分摊一个岛状马氏体，在马氏体边缘出现少量（＜３ ％）细小碳化物，对其热轧双相宏观力学性能无大影响。对于热轧双相钢中铁素体、马氏体、细小 碳化物的精细结构用Ｈ－８００型透射电镜进行了观察。图４为热轧双相钢中典型的低碳板条马氏 体形貌。图５是热轧双相钢中铁素体，由于马氏体相变时体积膨胀，使在铁素体边缘产生高密度可 动位错，正是由于这些高密度可动位错容易被开动的结果，才使双相钢有着较低的屈服点和连续均 匀屈服的变形特点。透射电镜也揭示出现粒状贝氏体（图６）和少量细珠光体（图７）。本钢通过 二汽石堰分厂制造东风汽车发动机前横梁（６×７５０×９００ｍｍ，重１１．５８ｋｇ）的冲压 成型结果表明，此双相钢板强度较高，塑性较好，冲压成型良好，且强度和塑性匹配好，是理想的 汽车冷冲压零件用板材。３．结论３·１Ｓｉ－Ｍｎ双相钢，在适当工艺条件下，σ＿ｂ≥６５０Ｍｐａ，σ＿０．２／σ＿ｂ≤０．６，δ＿５≥２１％。３·２本钢最佳工艺是８００℃左右终轧后，空冷２０～３０ｓ，在６２０～６６０℃喷淋淬火到２００ＯＣ后再空冷，严格按此工艺，其δ＿５≥２６％。３·３本钢是非室温时效型，在室外长期存放，仍保持双相钢的稳定性能。３
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