[发明专利]桥壳用钢BQK580析出物控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥壳用钢BQK580析出物控制方法。

背景技术

BQK580为常用的较高钢级的桥壳用钢种，随着重型汽车的发展以及轻量化的要求，正在逐步替代强度级别较低的热成型桥壳用钢。汽车桥壳用钢在汽车中的作用非常重要，而且制造中变形又较为复杂，涉及冲压、焊接、热处理等加工，既要满足产品的技术要求，又要适应大批量流水生产等工艺要求。为此，对于汽车桥壳用钢所选用的钢材也相应提出了严格的要求：（1） 钢材必须保证汽车桥壳用钢有足够的强度和寿命。汽车在行驶中，汽车桥壳用钢所处条件异常恶劣，在高速重载行驶条件下，要承受力载荷的冲击，由此对汽车桥壳用钢的强度和疲劳性能提出了很高的要求。（2） 选用材料要保证汽车桥壳用钢结构轻便，以降低汽车油耗。由于汽车桥壳用钢在整车中所占比重较大，减少汽车桥壳用钢质量对于降低整车质量具有重要意义。因而，汽车桥壳用钢的高强化是必然的趋势。（3） 选用钢材应有良好的工艺性和可加工性。汽车桥壳用钢制造过程中变形复杂，而且又是大批量流水生产，为使生产中尽最大可能地减少废品和避免变形过程中缺陷的产生，材料要求有足够的可塑性和良好的焊接性能。（4）汽车桥壳用钢是大量消耗钢材的部件，在满足设汁和工艺要求的同时，应尽量降低钢的成本。综上:要想获得580 MPa的高强度及高韧性，必须同时利用多种强化机制，其中析出强化尤为重要。

析出强化:在组织强化机理中，析出强化主要是通过微合金碳氮化物在转变过程中的相间析出或转变后在铁素体晶内析出而产生的强化方式。这些细小弥散的析出物在铁素体中析出，利用其阻碍位错移动的原理可以产生显著的强化效果，并且析出物能够阻碍转变或转变后的铁素体晶粒的长大，钉扎晶界，从而获得细化的晶粒。微合金元素碳氮化物在控制轧制过程中的析出可以分为三个阶段：第一阶段，在原料加热过程中，均热未溶的微合金碳氮化物质点通过钉扎和阻碍晶界的移动，阻止均热时奥氏体晶粒的粗化，保证细小的均热奥氏体晶粒得以生成。第二阶段，在控轧过程中应变诱导析出物通过钉扎晶界和亚晶界的作用显著地阻止奥氏体再结晶和晶粒的长大，有利于控轧控冷过程中组织的细化，细化的组织在冷却时保留到室温，将会产生一定的细晶强化的效果。第三阶段，一些合金元素残留在奥氏体中，在原奥氏体相变过程中，微合金元素进一步在铁素体中析出，这些析出物产生显著的析出强化效果。

20世纪50年代末，Orowan提出了位错绕过第二相运动的绕越机制-Orowan机制，Orowan强化机制中，析出强化的第二相粒子的尺寸必须为纳米数量级，只有这样才能起到较为明显的强化作用。1968年部分科研工作者在含Nb钢中观察到了纳米级的碳氮化Nb粒子。研究工作证明即使是微量微合金碳氮化物在钢中也可以有效的产生强化作用。为了使相变前奥氏体晶粒保持细小，要求碳氮化物粒子在奥氏体中不溶或在轧制过程中析出，碳氮化物在奥氏体的形态与其在原奥氏体的溶解度有密切的联系，溶解度越大越难以析出，在控轧控冷过程中，一般来说，微合金碳氮化物的析出强化随在奥氏体中溶解度的提高而增强。在其它的条件相同时，析出强化的强度随析出物体积分数增加和质点尺寸减小而增高。TiN化物在奥氏体内的溶解度低，非常稳定，在轧制加热或焊接再加热的条件下都很难溶解，因而可以有效抑制奥氏体晶粒长大。Nb的碳氮化物溶解度较低，会在热轧过程中析出，能明显阻碍变形奥氏体再结晶，不仅可以起到析出强化，还可以起到较为明显的细晶强化。氮化物比相应的碳化物溶解度低，对V、Ti尤为明显。在轧制过程中，微合金元素奥氏体再结晶的影响有很大差异。Nb溶解度较低，轧制时在奥氏体中析出的细小粒子对晶界的钉扎力大于再结晶的驱动力，可以提高再结晶温度。V有较高的溶解度，热变形时在奥氏体中处于固溶状态，相变的最后阶段析出，起到析出强化作用。碳氮化物除了对原奥氏体的影响外，其在铁素体内的析出阻碍晶粒长大的作用也十分重要，特别是在热轧带钢卷取后冷却过程中，析出物的大小很重要。通过控制转变温度可以控制析出物的尺寸，卷取温度越低，组织内析出颗粒越细。同时，由于冷却速度增加，析出物的尺寸变得更为细小，也增加了强度。但是，由于析出需要一段时间的过渡，过快的冷却速度会抑制析出，因而在低温卷取时，虽然铁素体的晶粒尺寸十分细小，但由于析出强化减弱，屈服强度不会得到显著的提高。这时，很细的铁素体晶粒提供了几乎所有强度，析出强化效果不明显，因而强度不是太高。

按照析出物的尺寸将析出物分为以下几类：（1）钢坯加热时残留的大而未固溶的沉淀物；（2）高温γ区形成的粗大沉淀物；3）非再结晶γ区轧制后因应变诱发沉淀作用生产的精细沉淀物；（4）高温α区形成的精细沉淀物；（5）轧制后冷却过程中析出的精细沉淀物。