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摘 要： 摘要：在實(shí)驗(yàn)室條件下采用金相組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試等手段分析了試驗(yàn)鋼的性能和組織。通過對(duì)普碳鋼進(jìn)行成分微調(diào)、控軋控冷工藝以及利用時(shí)效處理在鞍鋼熱連軋生產(chǎn)線上開發(fā)研制了抗拉強(qiáng)度達(dá)590MPa的高強(qiáng)度車輪用鋼，并進(jìn)行了帶合同工業(yè)試制，實(shí)現(xiàn)年生產(chǎn)量4萬
摘要：在實(shí)驗(yàn)室條件下采用金相組織觀察、力學(xué)性能測(cè)試等手段分析了試驗(yàn)鋼的性能和組織。通過對(duì)普碳鋼進(jìn)行成分微調(diào)、控軋控冷工藝以及利用時(shí)效處理在鞍鋼熱連軋生產(chǎn)線上開發(fā)研制了抗拉強(qiáng)度達(dá)590MPa的高強(qiáng)度車輪用鋼，并進(jìn)行了帶合同工業(yè)試制，實(shí)現(xiàn)年生產(chǎn)量4萬余t。
關(guān)鍵詞：汽車車輪用鋼;LQ590鋼;力學(xué)性能;金相組織
隨著汽車輕量化技術(shù)的發(fā)展，作為汽車重要組成部分之一的車輪，同樣需要滿足汽車輕量化發(fā)展要求。汽車質(zhì)量每減輕10%，則油耗可下降8%～10%[1]。同時(shí)，輕量化還能帶來汽車操控穩(wěn)定性和沖撞安全性的提升。對(duì)于鋼制車輪來說，要達(dá)到輕量化的目的，最主要的途徑有兩個(gè)，一是優(yōu)化車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);二是使用高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度的鋼材。由于車輪制作對(duì)鋼板的綜合性能以及表面質(zhì)量和厚度公差要求極高，使得國內(nèi)只有少數(shù)廠家才能生產(chǎn)車輪鋼，而日本等一些發(fā)達(dá)國家早已實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)車輪鋼生產(chǎn)[2-4]。鞍鋼生產(chǎn)的車輪鋼牌號(hào)主要有A460LF，LQ540，為了追趕日本等一些發(fā)達(dá)國家生產(chǎn)的高強(qiáng)車輪鋼，鞍鋼進(jìn)行了高強(qiáng)車輪鋼LQ590的研制開發(fā)。本文主要介紹通過對(duì)普碳鋼進(jìn)行成分微調(diào)加入適量的Nb和Ti、進(jìn)行控軋控冷工藝控制以及利用時(shí)效處理進(jìn)行鞍鋼高強(qiáng)車輪鋼LQ590實(shí)驗(yàn)室及工業(yè)生產(chǎn)開發(fā)。
1實(shí)驗(yàn)室冶煉與軋制試驗(yàn)
1.1冶煉與軋制
實(shí)驗(yàn)室采用200kg真空爐，按照表1中設(shè)計(jì)的冶煉成分進(jìn)行冶煉，最后合爐抽真空，澆注時(shí)要保證注流平穩(wěn)不斷流，爐內(nèi)多余鋼水要倒凈，自然冷卻形成試驗(yàn)鋼錠。
相關(guān)期刊推薦：《鞍鋼技術(shù)》AngangTechnology(雙月刊)1964年創(chuàng)刊，堅(jiān)持以企業(yè)的科技進(jìn)步、技術(shù)改造、經(jīng)驗(yàn)交流為辦刊宗旨，主要報(bào)道鞍鋼焦化、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼及其它相關(guān)專業(yè)的理論研究、最新工藝技術(shù)、技術(shù)改造和生產(chǎn)實(shí)踐等，以促進(jìn)鞍鋼和我國冶金企業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展。設(shè)有：綜述、生產(chǎn)實(shí)踐、國外冶金動(dòng)態(tài)、研究與開發(fā)、技術(shù)改造、國外鋼鐵工藝等欄目。
將冶煉的試驗(yàn)鋼錠切分為兩塊，分別編號(hào)1#和2#，放進(jìn)箱式電爐中加熱到1220℃，出爐后在四輥試驗(yàn)軋機(jī)上進(jìn)行控制軋制，設(shè)計(jì)開軋溫度為1100℃，終軋溫度為880℃，卷取溫度為620℃(模擬)，利用便攜式紅外測(cè)溫儀檢測(cè)溫度。LQ590軋制工藝見表2，將鋼錠軋制板厚為11mm。
1.2鋼板性能與組織檢驗(yàn)分析
1.2.1力學(xué)性能
每塊鋼板上分別取橫向試樣各2塊，在Z1200拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)，LQ590實(shí)驗(yàn)室性能檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，可以看出抗拉強(qiáng)度低于590MPa，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
1.2.2金相組織
實(shí)驗(yàn)室LQ590金相組織如圖1所示。從金相圖片中可以看出，其組織主要由大量的貝氏體及少量的鐵素體和珠光體組成，晶粒非常細(xì)小，晶粒度12級(jí)。
1.2.3總結(jié)分析
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，與標(biāo)準(zhǔn)相比試驗(yàn)鋼LQ590屈服強(qiáng)度偏高，抗拉強(qiáng)度和延伸率偏低，結(jié)合軋制工藝和組織分析認(rèn)為：
(1)由于終軋溫度過低，鐵素體在形成過程中被不斷變形，使得鐵素體晶粒較小而且其內(nèi)部含有大量畸變，強(qiáng)度偏高，所以使其屈服強(qiáng)度偏高，延伸率偏低;
(2)由于冷卻過程中冷速過慢，貝氏體是在高溫狀態(tài)下形成的，導(dǎo)致其抗拉強(qiáng)度偏低。
2工業(yè)試制的冶煉與軋制試驗(yàn)
2.1冶煉與軋制
高強(qiáng)車輪鋼LQ590工業(yè)試制化學(xué)成分以實(shí)驗(yàn)室冶煉成分為基礎(chǔ)并進(jìn)行微調(diào)，高強(qiáng)車輪鋼LQ590實(shí)際冶煉成分見表4。連鑄坯厚度為170mm，并在鞍鋼熱軋帶鋼廠2150機(jī)組進(jìn)行軋制試制。
連鑄坯裝爐2塊進(jìn)行軋制。設(shè)計(jì)加熱目標(biāo)溫度1220℃，保溫218min，高強(qiáng)車輪鋼LQ590實(shí)際軋制工藝參數(shù)見表5。
2.2軋后取樣分析
熱軋后立即在頭尾分別截取試樣，編號(hào)1#、2#、3#、4#。其中，1#為010試樣頭部、2#為010試樣尾部，在橫向方向各取兩個(gè)拉力試樣，橫向編號(hào)11#、12#、21#、22#，3#為020試樣頭部、4#為020試樣尾部，在橫向方向各取兩個(gè)拉力試樣，編號(hào)為：13#、14#、23#、24#。高強(qiáng)車輪鋼LQ590工業(yè)生產(chǎn)性能見表6，高強(qiáng)車輪鋼LQ590鋼第一次取樣金相組織見圖2。由圖2可見，工業(yè)生產(chǎn)的LQ590組織均為鐵素體及珠光體組織。
2.3緩冷后取樣分析
試樣截取自軋后放置2周的鋼卷，010號(hào)鋼卷取樣編號(hào)5#，020號(hào)鋼卷取樣編號(hào)6#。每卷橫向取兩個(gè)拉力試樣，橫向編號(hào)：511#、512#、611#、612#，LQ590試樣軋后2周性能見表7。
高強(qiáng)車輪鋼LQ590鋼第二次取樣金相組織見圖3。由圖3可見，工業(yè)生產(chǎn)的LQ590組織均為鐵素體及珠光體組織。
2.4試驗(yàn)結(jié)果分析
軋后立即取樣鋼板性能檢驗(yàn)結(jié)果表明，屈服強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，均大于450MPa;但抗拉強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)稍低，最高為590MPa，為標(biāo)準(zhǔn)的邊緣值;延伸率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，均大于21%。鋼卷放置2周后進(jìn)行二次取樣，性能檢驗(yàn)結(jié)果表明，橫向屈服強(qiáng)度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，均大于500MPa;延伸率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，均大于標(biāo)準(zhǔn)要求的21%，達(dá)到24%以上;抗拉強(qiáng)度均比第一次檢驗(yàn)高出20~30MPa，最高達(dá)到615MPa。通過以上的分析，認(rèn)為強(qiáng)度提高是由于時(shí)效產(chǎn)生的。——論文作者：孫成錢1，時(shí)曉光1，董毅1，王俊雄1，劉仁東1，景鶴2，邢津銘2，王洪海3，韓楚菲1