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基于700MPa級鋼板的重型載貨車車廂輕量化設(shè)計(jì)分析

在1750mm板條熱軋機(jī)上成功實(shí)現(xiàn)了700MPa熱軋高強(qiáng)碳錳鋼板的軋制，取代了原先車廂使用的Q345鋼板，達(dá)到了減輕重型車輛車廂質(zhì)量的目的。新材料中使用了微量合金元素鈮和鈦，對新材料的微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械特性進(jìn)行了研究。

鋼板的顯微組織包括細(xì)粒度的鐵素體、碳化物、一些珠光體和一些貝氏體。鐵素體晶粒范圍在6～7mm范圍內(nèi)，碳化物沿鐵素體晶界分布，珠光體層間距在40～50nm范圍內(nèi)。其中，珠光體層間距減小受冷卻速率和奧氏體溫度變化影響較大。鋼板的屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度分別約為680MPa和740MPa，應(yīng)變強(qiáng)化指數(shù)為0.12，塑性應(yīng)變比為0.8，孔膨脹率為60%。同時(shí)，鋼板有很高的低溫沖擊韌性和良好的可焊性。

鋼板的強(qiáng)化機(jī)制主要是晶粒細(xì)化作用和鈦碳、鈮碳納米層積強(qiáng)化作用。使用能量彌散X射線探測器發(fā)現(xiàn)合金沉淀尺寸集中在10～20nm范圍內(nèi)，甚至有相當(dāng)數(shù)量的合金尺寸在10nm以內(nèi)，沉淀形狀多為圓形或橢圓形。當(dāng)鋼板加熱后，大部分鈮（Nb）熔解。進(jìn)行軋制后，隨著鋼板溫度降低，含鈮微粒會在核中心生長形成鈦碳、鈮碳沉淀。

如果使用新型板材制造重型貨車車廂，由于所需厚度減少，從而可以減輕質(zhì)量20%。使用有限元優(yōu)化方法進(jìn)一步對車廂強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化，能再次減輕車廂質(zhì)量達(dá)12%。

刊名：Rev. Adv. Mater. Sci.（英）

刊期：2013年第33期

作者：Xiao Nan Wang et al

編譯：劉超