先进高强度汽车用钢研究进展及展望

北京实验室, 北京 100083;3.北京市交通与能源用特殊钢工程技术研究中心, 北京 100083摘要：安全、环保、节能成为当前汽车制造业发展的主题,采用高强度钢板制造的车身不仅可以有效减轻车身重量,降低油耗,还可以提高汽车的安全性和舒适性,是同时实现车体轻量化和提高碰撞安全性的最佳途径。针对汽车车身轻量化的发展趋势和技术要求,重点介绍了双相（Dual phase, DP）钢、复相（Complex phase, CP）钢、淬火配分（Quenching and partitioning, Q&P）钢、热成形钢、中锰钢以及低密度钢等先进高强度汽车用钢的微观组织和力学性能特征、工艺参数控制和强韧化机制研究等内容的现状和最新成果,并针对不同种类的先进高强度汽车用钢的优化控制思路提出了介绍和建议,相关的研究结果内容为高性能汽车用钢的研发与生产具有一定的指导意义,为实现更高强度、更高塑韧性以及优良服役性能的先进高强度汽车用钢的设计、研发与应用提供了有益的参考。     

超高强马氏体钢抗氢致延迟开裂性能的研究

超高强马氏体钢易氢致开裂。通过渗氢试验、热脱附试验及动态低应变速率拉伸试验等,研究了具有不同组织的冷轧马氏体钢1号、2号试样的抗氢致延迟开裂性能。1号试样组织为马氏体+铁素体+渗碳体,平均晶粒尺寸为7.0μm; 2号试样组织为回火马氏体+渗碳体,平均晶粒尺寸为6.1μm。结果表明：1号试样的表观扩散系数D_ap为7.081×10^-7 cm²/s, 2号试样的为4.670×10^-7cm²/s; 1号试样的可扩散氢含量为0.192 3μg/g,明显小于2号试样的0.260 5μg/g; 2号试样对氢的敏感性大于1号试样;随着充氢电流密度的提高,拉伸试验时1号试样从韧性断裂变为准解理断裂,2号试样则从韧脆性断裂变为穿晶脆性断裂;与1号试样相比,2号试样的氢表观扩散系数和可扩散氢含量均更大;对于超高强钢,除了有效氢陷阱外,减小局部应力也能显著改善抗氢致延迟开裂性能。     

780 MPa级冷轧双相钢的组织调控与工艺优化

为了优化780 MPa级冷轧高强双相钢的生产工艺参数,利用DIL805A膨胀仪测定了试验钢的相变点,绘制了不同冷速下的CCT曲线;采用连续退火模拟机进行了连续退火试验,通过扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和拉伸试验等方法研究了退火温度和过时效温度对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度的升高,试验钢的屈服强度逐渐升高,抗拉强度先升高后降低,断后伸长率则先减小后增加。随着过时效温度的升高,试验钢的抗拉强度降低,屈服强度和断后伸长率变化不大。当过时效温度高于300℃后,淬火马氏体开始分解,回火马氏体比例增多,导致试验钢的抗拉强度显著降低。试验钢在800℃退火、280℃过时效后的力学性能最好,抗拉强度为787 MPa,断后伸长率达到21. 5%,屈强比仅为0. 48。     

加热温度对超纯铁素体含铜不锈钢热脆敏感性的影响

在Gleeble 3500热模拟机上对21Cr-1.4Cu超纯铁素体不锈钢铜进行高温拉伸试验,研究加热温度对试验钢铜脆敏感性的影响。采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和能谱分析等方法对显微组织和化学成分进行了对比分析。结果表明：1300 ℃加热时,试验钢由于过烧产生了高温脆性。1150 ℃加热时,铜脆敏感性最高,产生铜裂。1200~1250 ℃加热时,铜脆敏感性较低,发生塑性变形。研究发现,加热温度为1150 ℃时,形成的氧化物开始呈液态,冷却后形成包裹状或共晶结构的硅酸盐细颗粒。这些脆性物质使晶界强度降低,结合松脆最后导致严重铜裂。     

热镀锌退火温度对DP780组织和性能的影响

主要研究了热镀锌退火温度对DP780的组织和性能的影响.利用OM、SEM、TEM等技术对显微组织进行了观察和分析,并结合性能进行了研究.结果表明:随退火温度升高,抗拉强度呈稳定或降低趋势,主要是因为奥氏体的淬透性降低,产生了非马氏体组织,导致马氏体的复相强化作用降低.受非马氏体组织的影响及可动位错密度降低的作用,屈服强度、屈强比随退火温度升高而升高.总体来说,在780～800℃退火,细小弥散的马氏体均匀分布在铁素体中,具有这种组织的钢综合性能良好.     

1000MPa级冷轧热镀锌双相钢的研发

介绍了实验室内开发的1000MPa级冷轧热镀锌双相钢的化学成分、热镀锌退火工艺及其室温组织和力学性能。实验表明,实验用钢的Ac_1、Ac_3、Ms点分别为725、850、390℃,经退火温度为820℃、保温时间为80s的热镀锌退火后,室温组织为典型的铁素体+马氏体组织,抗拉强度可达1014MPa,伸长率达13.7%。     

600MPa级热轧双相钢的组织性能

 介绍了实验室使用两段式冷却工艺试制的600MPa级热轧双相钢的化学成分及相变规律,利用光学显微镜、SEM以及拉伸试验对双相钢的微观组织和力学性能进行检测分析。结果表明：试验用钢的Ac1和Ac3分别为785、940℃;经830℃终轧后,空冷10s到750℃,在750℃开始快冷至卷取温度（≤200℃）,可得到室温组织为铁素体（86.5%）+马氏体的热轧双相钢,其屈服强度为327.1MPa,抗拉强度为651.6MPa,加工硬化率高达0.235,伸长率达25.7%。     

硅和铬对超高强双相钢组织和性能的影响

 利用热膨胀仪研究了合金元素硅和铬对C-Si-Mn-Nb系与C-Cr-Mn-Nb系超高强双相钢连续冷却相变规律的影响;采用单向拉伸试验,以及OM、SEM和TEM等方法对比研究了2种DP钢的组织性能与断口形貌。结果表明：硅元素能够提高[Ac1]和[Ac3]点温度,扩大两相区,促进铁素体相变,并能提高马氏体的回火稳定性,改善其形貌和分布;铬元素的添加导致了奥氏体中碳的分布不均匀,使得马氏体内部同时出现了孪晶与板条状精细结构,而且快冷过程中出现了残余奥氏体和马奥岛组织,部分马氏体会在时效过程中发生分解;两钢的抗拉强度均超过1 000 MPa,伸长率超过15%,且含硅的双相钢各项力学性能均要优于含铬的双相钢。     

冷却工艺参数对600MPa级热轧双相钢组织和性能的影响

利用Gleeble3500热模拟试验机研究了冷却工艺对热轧双相钢显微组织的影响,利用扫描电镜和拉伸试验对实验室轧制的双相钢进行了显微组织和力学性能分析。研究结果表明：试验用钢经830 ℃终轧后,空冷6～10 s后快冷至卷取温度（≤200 ℃）,可得到室温组织为铁素体（90.7%）+马氏体的热轧双相钢,其屈服强度为335 MPa,抗拉强度为630 MPa,加工硬化率高达0.22,伸长率达26.6%,完全满足热轧DP590钢的要求,试样的马氏体细小弥散分布,平均铁素体晶粒尺寸较小,约为6.4 μm,具有良好的冲压性能。     

热轧钢板表面翘皮缺陷的形成机理及控制

通过扫描电镜（SEM）和EDS能谱分析仪对IF钢热轧板的表面翘皮缺陷进行了分析,发现翘皮一侧明显与基体相连接,且沿轧制方向呈连续的直线分布;裂缝附近的微观组织具有明显的轧制组织特性,说明翘皮缺陷发生在轧制后半程。为此,结合工艺参数、设备状况进行了研究。结果表明：翘皮缺陷产生的主要原因是板坯边角部与芯部温差过大,在热轧过程中发生不均匀变形而导致的,对此提出了相应的控制措施。