390MPa级Ti＋Nb超低碳高强度BH钢组织性能研究.pdf

　　　　　３９０ＭＰａ级＋Ｎｂ超低碳高强度ＢＨ钢组织性能研究　　　３９０ＭＰａ级Ｔｉ＋Ｎｂ超低碳高强度ＢＨ　钢组织性能研究　　　　　　　　　　　　　ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆ３９０ＭＰａＧｒａｄｅＴｉ＋ＮｂＢｅａｒｉｎｇ　　—　　　　　　　ＨｉｇｈＳｔｒｅｎｇｔｈＵｌｔｒａｌｏｗＣａｒｂｏｎＢａｋｅＨａｒｄｅｎｉｎｇＳｈｅｅｔＳｔｅｅｌ　　　　　　　　　　　　　　　刘光明，康永林，陈继平，冯月雪，周建，滕华湘　　　　　　　　　　　　　（１北京科技大学材料科学与工程学院，北京１０００８８；　　　　　　　２首钢技术研究院，北京１０００４１）　—　　—　　—　ＬＩＵＧｕａｎｇｍｉｎｇ～，ＫＡＮＧＹｏｎｇｌｉｎ，ＣＨＥＮＪｉｐｉｎｇ　—　　　　—　ＦＥＮＧＹｕｅｘｕｅ，ＺＨＯＵＪｉａｎ，ＴＥＮＧＨｕａｘｉａｎｇ。　　　　　　　　　（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　　　　　　　　　　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；　　　　　　　　　　２ＳｈｏｕｇａｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４１，Ｃｈｉｎａ）　　　　　　　　　　　　摘要：对Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ复合处理超低碳高强度ＢＨ钢的热轧、冷轧和连续退火进行实验。结果表明：试制的超低碳高强度　　　　　　　　　　ＢＨ钢退火板的屈强比为０．５３６，烘烤硬化值为４４ＭＰａ，具有较为优良的成形性能和烘烤硬化性能，抗拉强度为３９４ＭＰａ，　　　　　　　　　　　　　　　　达到了３９０ＭＰａ级超低碳高强度ＢＨ钢板的强度要求。物理化学相分析表明：添加在超低碳高强度ＢＨ钢中的Ｂ除了　　　　　　　　　　　　　　析出了２ｍｇ／ｋｇ的ＢＮ，大部分的Ｂ在钢中以间隙固溶的形式存在，对超低碳高强度ＢＨ钢基体起到了固溶强化的作用。　　　　　　　关键词：超低碳；高强度ＢＨ钢；Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ；第二相析出；固溶强化　　　中图分类号：ＴＧ３３５．５６　　文献标识码：Ａ　———　文章编号：１００１４３８１（２０１０）０４０００５０５　　　　　　　　　　　　　—　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇ，ｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｎｅａｌｉｎｇｏｆＴｉ＋Ｎｂ＋Ｂｂｅａｒｉｎｇｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｕｌ—　　　　　　　　　　　　　　　ｔｒａｌｏｗｃａｒｂｏｎｂａｋｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｓｔｅｅｌｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ—　　　　　　　　　　　　　ｕｌｔｒａｌｏｗｃａｒｂｏｎｂａｋｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｓｔｅｅｌｐｏｓｓｅｓｓｅｓｓｕｐｅｒｉｏｒｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂａｋｅｈａｒｄｅｎａｂｉｌｉｔｙ．　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｔｏｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓ０．５３６．Ｔｈｅｂａｋｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｖａｌｕｅｉｓ４４ＭＰａ．Ｔｈｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｔｅｅｌｉｓ３９４ＭＰａ，ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ３９０ＭＰａｇｒａｄｅ　　—　　　　　　　　　　　　　—　ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｕｌｔｒａｌｏｗｃａｒｂｏｎｂａｋｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｓｔｅｅ１．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｓｈｏｗｎｆｒｏｍｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｐｈｙｓｉｃｏ　　　　　　　　　　　　　　　—　　　ｃｈｅｍｉｃａｌｐｈａｓｅａｎａｌｙｓｉｓｔｈａｔｍｏｓｔｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔＢｉｎｔｈｅｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｕｌｔｒａｌｏｗｃａｒｂｏｎｂａｋｅ　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｈａｒｄｅｎｉｎｇｓｔｅｅｌｅｘｉｓｔｓｉｎｔｈｅｆｏｒｍｏｆｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｐｌａｙｓａｒｏｌｅｉｎｔｈｅｓｏｌｉｄｓｏｌｕｔｉｏｎ　　　　　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｂｅｓｉｄｅｓ２ｍｇ／ｋｇＢＮｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ．　—　　　　　　　　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｌｔｒａｌｏｗｃａｒｂｏｎ；ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈＢＨｓｔｅｅｌ；Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ；ｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｓｏｌｉｄ　　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　　　　　—　　　—　超低碳烘烤硬化（ＵｌｔｒａＬｏｗＣａｒｂｏｎＢａｋｅＨａｒｄ　　　　　　　　　　　ｅｎｉｎｇ，ＵＬＣ－ＢＨ）钢板是以超低碳钢为基础，通过添加　　　　　　　　　　　　　微量的Ｎｂ或Ｔｉ而制成，具有优良深冲性能、拉延成　　　　　　　　　　　　　形性能和高的烘烤硬化性能。超低碳高强度烘烤硬化　　　钢板的特点是冲压成形前较软，易成形加工，通过冲压　　成形后的涂漆烘烤使屈服强度提高，因此很适合于生　　　　产汽车外板等覆盖件口］。３９０ＭＰａ级超低碳高强度　　　ＢＨ钢板适用于制作汽车车身、发动机罩内外板、行李　Ⅲ　箱内外板、翼子板、门槛加强板等　　　　　　　　　　国外３９０ＭＰａ以上级别的ＢＨ钢板大多采用微碳　　　　　　　　　　　　　　　　　　或低碳成分，较少采用超低碳。ＪＦＥ钢铁公司采用　　　　　　　　　　　　６０ｍｇ／ｋｇ的Ｃ含量开发出了具有低屈服强度、较为优　　　　　　　　　　　良深冲成形性能的３９０ＭＰａ级细晶强化的ＩＦ钢一ＳＦＧ　　　　　　　　　　　　　ＨＩＴＥＮ钢＿４］。川崎钢铁公司开发出适合用作汽车加　　　　　　　　　　　　　　强部件的、抗冲击性优异的４４０ＭＰａ级烘烤硬化型高　　　　　　　　　　　　　　　　强度热轧钢板，该钢板的主要特点是解决了高强度与　　　　　　　　　　　高成形性相矛盾的问题，不仅屈服强度提高，而且实现　　　　　　　　　　了原来ＢＨ钢板达不到的抗拉强度］　　目前国内宝钢、鞍钢和武钢等均已能生产出抗拉　　　　　强度级别为３４０ＭＰａ的超低碳烘烤硬化ＢＨ钢板＿９］，　　　　３９０ＭＰａ级Ｔｉ＋Ｎｂ超低碳高强度ＢＨ钢组织性能研究　９　　　　　　对Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ复合处理的超低碳高强度ＢＨ钢　　　连续退火钢板进行物理化学相分析实验，第二相结构　　　　　　　　　　　　　　　分析结果如表２所示，各种不同相中各元素占合金的　　　　　　质量分数如表３所示。　　　　　　　　　　　从表２，３可知，Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ复合处理的超低碳高　　—　强度ＢＨ钢退火板中的第二相析出主要为立方系的ａ　　　　　　　　　　　ＭｎＳ以及面心立方的Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）和Ｔｉ（Ｎ，Ｃ），还有　　　　　表２超低碳高强度ＢＨ钢第二相结构分析结果　　　　　　　　Ｔａｂｌｅ２Ｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆ　　—　　ｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈＵＬＣＢＨｓｔｅｅｌ　　　　　　　　　　表３超低碳高强度ＢＨ钢不同相中各元素占合金的质量分数（％）　　　　　　　　　　　　　　　　—　　　　Ｔａｂｌｅ３ＭａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓｐｈａｓｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅａｌｌｏｙｏｆｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈＵＬＣＢＨｓｔｅｅｌ（）　　　　　　　Ｎｏｔｅ：Ｃｒｅｆｅｒｓｔｏｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｖａｌｕｅ　　　　　　　　４ｍｇ／ｋｇ的Ｆｅ。Ｃ和Ａ１Ｎ以及２ｍｇ／ｋｇ的ＢＮ。由表１　　　　　　　　　　　　　超低碳高强度ＢＨ钢的化学成分可知，钢中的Ｂ含量　　　　　　　　　　　为３２ｍｇ／ｋｇ，除了析出了２ｍｇ／ｋｇ的ＢＮ，大部分的Ｂ　　　　　　　　　　　　　　在钢中以固溶的形式存在，起到了固溶强化的作用。　　　　３结论　　　　　　　（１）Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ超低碳高强度ＢＨ钢热轧板中除　　　　　了圆形、短棒状ＮｂＣ粒子和方形ＴｉＮ粒子外还存在　　　　　　　　　　　　　　圆形、椭圆形以及不规则形状Ｔｉ，Ｎｂ的复合析出物　　　　　　　　（Ｔｉ，Ｎｂ）（ＣＮ），析出粒子的尺寸为（２Ｏ～４０）～１２０ｎｍ　　　　　　　　　　　　　左右；冷轧板存在圆形、椭圆形的ＮｂＣ析出粒子，析出　　　　　　　　　　　　　　物尺寸在２Ｏ～３０ｎｍ左右；退火板中存在椭圆形的尺　　　　　　　寸在５０～８０ｎｍ左右Ｔｉ，Ｎｂ的复合（Ｔｉ，Ｎｂ）（ＣＮ）析　　　　　　　　　　出粒子以及尺寸在几个纳米细小的渗碳体颗粒。　　　　　　　　（２）Ｔｉ＋Ｎｂ＋Ｂ复合处理的超低碳高强度ＢＨ钢　　　　　　　　　　　　具有较低的屈强比（０．５３６），抗拉强度为３９４ＭＰａ，达　　　　　　　　　　到了３９０ＭＰａ级超低碳高强度ＢＨ钢的要求。　　　　　（３）物理化学相分析表明，超低碳高强度ＢＨ钢　　　　　　　　　　　除了析出了２ｍｇ／ｋｇ的ＢＮ，大部分的Ｂ在钢中以固溶　　　　　　　　　的形式存在，起到了固溶强化的作用。　　　（４）通过３９０ＭＰａ级超低碳高强度ＢＨ钢的实验　　　　　　　　　　　　　　　室试制，连续退火后的超低碳高强度ＢＨ钢退火板获　　　　　　　　　　得了较好力学性能和烘烤硬化性能，对未来３９０～　　　４４０ＭＰａ级别超低碳高强度ＢＨ钢板的工业试制具有　　　　　　　　　　重要的理论指导依据和实际参考价值。　参考文献　　　　　　　Ｅ１］康永林．现代汽车板工艺及成形理论与技术［Ｍ］．北京：冶金工业　Ｅ２３　［３］　［４］　［５］　［６３　［７］　［８］　［９３　［１Ｏ］　［１１］　　出版社，２００９．　　　　　吴雷，陈银莉，赵爱民，等．冷轧压下率对３９０ＭＰａ级超低碳烘烤硬　—　化钢组织性能和织构的影响ｌ－Ｊ］．物理测试，２００８，２６（６）：５８．　　　　关洪涛．日本汽车金属材料应用发展及变化特征［Ｊ］．汽车工艺　—　与材料，２００６，（７）：１６．　　　——　ＦＵＪＩＴＡＴ，ＵＲＡＢＥＴ，ＳＡＫＵＲＡＩＭ．Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｈｉｇｈ　　　　　　　　—　ｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｅｅｌｓｈｅｅｔｓｆｏｒｅｘｐｏｓｅｄａｕｔｏｂｏｄｙｐａｎｅｌｓ［Ｊ］．ＪＦＥＴｅｃｈ　—　　ｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ，２００７，（１Ｏ）：８１２．　　　康永林．汽车板的研究开发现状及发展趋势［Ｊ］．鞍钢技术，２００３，　　（６）：ｌ一７．　　　　　　　　　ＳＡＫＡＴＡＫ，ＭＡＴＳＵＯＫＡＳ，ＳＡＴ０Ｋ．Ｈｉｇｈｌｙｆｏｒｍａｂｌｅｓｈｅｅｔ　　　　　　　　ｓｔｅｅｌｓｆｏｒａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｔｈｒｏｕｇｈａｄｖａｎｃｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈ　　　—　ｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＫａｗａｓａｋｉＳｔｅｅｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ，２００３，（４８）：３７．　　　　　　—　ＫＡＮＥＫ０Ｓ，ＭＡＴＳＵ０ＫＡＳ，ＳＡＫＡＴＡＫ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈ　　　　　　　　　　　ａｎｉｓｍｉｎｈｏｔｒｏｌｌｅｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｈｅｅｔｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｅｎｓｉｌｅ　　　　　　　　　ｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｄｕｃｅｄｂｙｂａｋｅｈａｒｄｅｎｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＩｒｏｎａｎｄ　　　—　　ＳｔｅｅｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＪａｐａｎ，２００３，８９（１０）：１０５７１０６４．　　　　　　　　　　ＫＡＮＥＫＯＳ，ＨＩＲＡＭＯＴＯＪ，ＩＳＨＩＫＡＷＡＴ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ　　　　　　　　　ｈｏｔｒｏｌｌｅｄｓｈｅｅｔｓｔｅｅｌｗｉｔｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ　　　　　　　—　ｉｎｄｕｃｅｄｂｙｓｔｒａｉｎａｇｅｈａｒｄｅｎｉｎｇ［Ｊ］．ＫａｗａｓａｋｉＳｔｅｅｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅ　—　　ｐｏｒｔ，２００３，（３５）：２８３２．　　　　　　　江海涛，康永林，于浩．烘烤硬化汽车钢板的开发与研究进展［Ｊ］．　—　汽车工艺与材料，２００５，（３）：１４．　—　　　ＧＢ／Ｔ２０５６４．１２００７，汽车用高强度冷连轧钢板及钢带第一部　　分：烘烤硬化钢Ｉｓ］．　　　　　　　李玲霞，孙曼丽，马翔．硼钛微合金化结构钢的物理化学相分析　—　ｌ＿Ｊ］．冶金分析，２００８，２８（５）：１４．　“”　　　　基金项目：十一五国家科技支撑计划资助项目（２００６ＢＡＥ０３Ａ１３）　　——　　——　收稿日期：２００９０１１２；修订日期：２０１００１１５　　　　　　　　　　作者简介：刘光明（１９７１一），男，博士，主要从事汽车板的开发与研究　　　　　　　—　联系地址：北京市石景山区首钢技术研究院板带所（１０００４１），Ｅｍａｉｌ　　ｌｉｕｇｕａｎｇｍｉｎｇ６２５＠ｍａｉｌ．ｓｈｏｕｇａｎｇ．ｔｏｍ．ｃｎ