800 MPa汽车大梁用热轧带钢的开发

石发才， 张志波

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）

安全性和轻量化是汽车重要发展方向，商用车对轻量化因自身减重需要和排放政策的实施更显得十分迫切。随着燃油价格不断上涨，国家对治理污染力度空前加大，商用车在保证安全的前提下尽可能减轻车身重量，以达到车辆运营的经济性，同时降低油耗和减少尾气排放。商用车大梁是重要的承重件和安全件，它直接影响整车服役寿命与行车安全，基于减轻车重和提高安全性的考虑，制作大梁的材料在保证足够强度的同时，还应该保证良好的冷成型性、耐疲劳性等要求。

一汽解放、东风商用、中国重汽等国内知名商用车企业在批量使用500 MPa、600 MPa和700 MPa基础上相继提出开发更高强度级别的汽车大梁钢材料需求，要求抗拉强度达到800 MPa以上，以达到车身更轻，有效装载量更大，油耗和排放更低的目标。

1 主要技术要求

800 MPa汽车大梁钢主要技术要求见表1所示。

表1 力学性能和工艺性能

2 成分设计

针对技术要求，在成分设计上主要采用低的碳含量、低的硫含量，以及硫化物的球化处理，采用Ti、Nb复合微合金化，添加适量Mo，使得碳和微合金元素作用形成碳化物，同时，配合热连轧的控扎控冷工艺，通过细晶、析出和相变强化机制，保证钢板获得良好机械性能[1]。

3 生产工艺

3.1 生产工艺流程

铁水预处理→180 t转炉冶炼→吹氩处理→LF精炼→板坯连铸→板坯表面检查与清理→板坯加热→高压水除鳞→2250粗轧及精轧→层流冷却→卷取→性能检验→包装标志→入库。

3.2 冶炼工艺

为保证钢质纯净，使钢中的S、P含量较低，首先严格把关入炉原料，入炉铁水中S质量分数≤0.015%，废钢中P和S质量分数≤0.035%；其次钢水采用脱硫、脱气、钙处理等炉外精炼工艺，转炉渣料和LF炉渣料均采用优质石灰，精炼后打Si-Ca线对夹杂物变性处理。连铸严格控制过热度，全程采用保护浇铸，防止钢水二次氧化和钢水增氮，并投入轻压下功能。800 MPa级大梁钢化学成分见表2。

表2 化学成分（熔炼分析） %

由表2可见，800 MPa级大梁钢成分控制达到内控要求，P、S含量较低，满足钢质纯净度要求。

3.3 轧制工艺

为保证轧制顺畅，避免负荷过载而报警，甚至断带等风险，合理分配轧制负荷，提高工艺参数命中率而得到良好性能，热轧工艺要点为：

1）加热工序。采用中高温加热，保证合金元素充分固溶，又要防止原始奥区体晶粒过分长大。

2）粗轧工序。在奥氏体再结晶区进行7道次大变形量的快轧，利用再结晶作用细化奥氏体晶粒，同时避免混晶产生。

3）精轧工序。合理分配轧机负荷，保证过钢通畅；高速轧制，控制总压下率和终轧温度以获得良好性能。

4）冷却及卷取工序。层流冷却采用前段冷却，尽可能将带钢快速冷至目标卷取温度，实现Nb、Ti等的微细化合物的弥散析出，实现超细晶粒和超高强度[2]。主要轧制工艺制度如表3所示。

表3 主要轧制工艺参数 ℃

4 试制结果及分析

试制中对8.0 mm的钢带进行取样，化学成分分析（如上页表2所示）、组织性能检测。热轧卷板性能见表4。

表4 力学性能

4.1 机械性能

由表4可见，800 MPa级大梁钢不同取样位和方向的各项性能均符合技术条件要求。其中，拉伸性能余量适中，且钢卷在长度方向强度较均匀，波动范围控制在835～875 MPa以内,冷弯性能与冲击韧性良好。

4.2 组织

由光学显微镜观察，图1-1是钢板近表面位置，此处晶粒非常细小；图l-2是钢板厚度1/4位置，可看到此处晶粒细小且较为均匀；图l-3是钢板中心部位，与近表和1/4处晶粒尺寸相比较大，同时，还可看到钢板中心位置有偏析现象。观察三处不同位置晶粒大小略有区别，但该钢显微组织均由细小针状铁素体晶粒组成。

图1 金相组织

图2 SEM组织

用扫描电镜观察其高倍组织，如图2所示。微观组织也为细小的针状铁素体、同时，还清晰看到少量的分离碳化物或变态珠光体组织存在。

5 结论

1）800 MPa级热轧大梁钢实测的化学成分、力学性能均达到技术要求，且力学性能均匀、稳定。

2）800 MPa级热轧大梁钢的显微组织结果显示，其组织为细小的针状铁素体，还有分散分布的碳化物和少量的变态珠光体，这种组织特性决定了该钢具有优良的强韧性匹配，是制作汽车大梁等零部件的理想材料。