譚秀琴，許海寧，伍志鵬

（寶鋼湛江鋼鐵有限公司，廣東 湛江 524000）

近年來(lái)，低合金高強(qiáng)鋼（High Stength Low Alloy Steels，簡(jiǎn)稱(chēng)HSLA）的產(chǎn)量逐漸增加，因具有較高的屈服強(qiáng)度、屈強(qiáng)比和優(yōu)良的抗變形能力，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要用于汽車(chē)車(chē)架縱、橫梁和汽車(chē)底盤(pán)燈結(jié)構(gòu)件和加強(qiáng)件。低合金高強(qiáng)鋼，除Si、Mn固溶強(qiáng)化外，通過(guò)復(fù)合添加Nb、Ti等微合金元素，使其與C、N等元素形成碳、氮化物粒子并在鐵素體基體上析出強(qiáng)化，同時(shí)通過(guò)微合金元素的細(xì)化晶粒作用，從而獲得更高的強(qiáng)度[1]。國(guó)內(nèi)各大鋼鐵企業(yè)都在不斷加大低合金高強(qiáng)鋼的開(kāi)發(fā)力度[2]，已經(jīng)形成HC260LA、HC300LA、HC340LA、HC380LA、HC420LA等 低 合金高強(qiáng)鋼系列產(chǎn)品。本文根據(jù)某鋼廠機(jī)組裝備能力，優(yōu)化冶煉、軋制、退火各工序工藝，成功開(kāi)發(fā)了汽車(chē)用冷軋低合金高強(qiáng)鋼HC500LA。

1 低合金高強(qiáng)鋼HC500LA生產(chǎn)工藝

1.1 工藝流程

鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-精煉-連鑄-加熱-熱軋-卷取-酸軋-連退-平整-精整-成品檢驗(yàn)-包裝-出廠。

1.2 煉鋼工藝

HC500LA是在C、Mn系基礎(chǔ)上添加Nb、Ti等微合金元素，利用析出強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等強(qiáng)化機(jī)制，配合后續(xù)熱軋、冷軋工序，提高其強(qiáng)度和屈強(qiáng)比，同時(shí)兼?zhèn)淞己玫目棺冃文芰3]。

1.3 熱軋、冷軋工序控制關(guān)鍵點(diǎn)

低合金高強(qiáng)鋼HC500LA的板坯加熱溫度控制在1260℃左右，考慮到在奧氏體形變過(guò)程中產(chǎn)生的大量位錯(cuò)得以保留，從而提高最終轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中的位錯(cuò)密度，增強(qiáng)位錯(cuò)強(qiáng)化[4]，終軋溫度900℃±30℃，冷卻模式采用一般冷卻，卷取溫度與鋼的拉伸性能相關(guān)性較大，初次設(shè)計(jì)為600℃±30℃。為獲得較高r值和較強(qiáng)的{111}有利織構(gòu)，結(jié)合考慮鋼廠設(shè)備能力，將冷軋壓下率控制在47%以上，連續(xù)退火工藝的加熱溫度與成品的力學(xué)性能相關(guān)性較大，初次設(shè)計(jì)為790℃±10℃。平整率目標(biāo)值為0.8±0.2%。

2 產(chǎn)品綜合性能分析

2.1 力學(xué)性能結(jié)果分析

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T228金屬材料室溫拉伸實(shí)驗(yàn)方法，針對(duì)三個(gè)方案的成品進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表3。方案1#-2#-3#屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度均依次下降，斷裂延伸率依次升高，其中2#-3#的力學(xué)性能能夠較好的滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 力學(xué)性能結(jié)果

2.2 金相實(shí)驗(yàn)

在工業(yè)試制成品鋼板上切取20mm*30mm金相試樣，經(jīng)砂紙逐級(jí)打磨、拋光、沖洗，經(jīng)硝酸酒精腐蝕后，在金相顯微鏡下觀察其組織形貌。圖1～3對(duì)應(yīng)方案1#-3#金相圖片，顯微組織為鐵素體和珠光體，晶粒尺寸逐漸變小。圖3出現(xiàn)較為明顯的帶狀組織。

表1 HC500LA化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

圖1 方案1#金相組織

圖2 方案2#金相組織

圖3 方案3#金相組織

3 分析與討論

3.1 卷取溫度對(duì)拉伸性能的影響

方案1#卷取溫度600℃，其屈服強(qiáng)度高達(dá)644MPa，斷裂延伸率低至11.7%，對(duì)應(yīng)的成品金相組織中，鐵素體尺寸較為細(xì)小，珠光體顆粒呈彌散分布。方案2#降低卷取溫度到550℃，同時(shí)退火溫度提高到800℃，其屈服強(qiáng)度下降到533MPa，斷裂延伸率提高到16.7%，強(qiáng)度和斷裂延伸率改善明顯，對(duì)應(yīng)金相組織中，珠光體顆粒有聚集趨勢(shì)，且鐵素體晶粒相對(duì)較大。有研究表明[5]：在500℃～700℃卷取出現(xiàn)彌散析出強(qiáng)化現(xiàn)象, 600℃左右碳氮化物相彌散析出強(qiáng)化效果達(dá)到最大, 強(qiáng)度出現(xiàn)峰值。

3.2 退火溫度對(duì)拉伸性能的影響

方案3#退火溫度升高，γ→P相變過(guò)冷度減少，奧氏體分解珠光體形核降低且共析反應(yīng)溫度升高，根據(jù)相變動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)原理，這將導(dǎo)致先共析鐵素體含量增加，珠光體轉(zhuǎn)變量減少，從而降低鋼板強(qiáng)度。同時(shí)，高溫退火時(shí)，Mn和C原子的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，增加C原子在鋼板中的偏聚，帶狀組織明顯，不利于焊接及局部變形。

4 結(jié)論

（1）卷取溫度對(duì)冷軋低合金高強(qiáng)鋼HC500LA性能有顯著作用。550℃卷取時(shí)，碳氮化物彌散效果減弱，有利于降低成品強(qiáng)度，提高斷裂延伸率。

（2）退火溫度對(duì)冷軋低合金高強(qiáng)鋼HC500LA性能有一定影響。隨著退火溫度提高，強(qiáng)度進(jìn)一步降低，但鋼中存在帶狀偏析組織，且鐵素體晶粒有粗大趨勢(shì)，均不利于材料使用。

（3）該成分體系下，采用熱軋加熱溫度1260±30℃，終軋溫度900±30℃，卷取550±30℃，退火均熱800±10℃，平整率0.8±0.2%，能夠獲得力學(xué)性能良好且無(wú)明顯帶狀組織的鋼卷。