一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板及其制造方法，其由以下质量百分比的组分组成，碳0.1-0.22%；硅0.1-0.65%；锰0.8-1.8%；铜≤0.55%；磷≤0.025%；硫≤0.003%；铌0.012-0.06%；钒0.015-0.07%；钛0.012-0.05%；铝0.012-0.045%；铬0.1-0.55%；其余为Fe及不可避免的杂质，本发明增加了铌钒合金，细化晶粒强韧化，配合精炼去除杂质和有害气体，钢质更纯净，达到了优异的强韧性，通过控轧工艺处理，消除了组织内应力，提高了塑韧性，具有较好的焊接性能，通过脱硫脱气，显著改进了疲劳强度极限性能，提高了使用寿命。
【专利说明】一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板及其制造方法
[0001]【技术领域】:
本发明涉及一种钢板及其制造方法，更具体的讲是一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板及其制造方法。
[0002]【背景技术】:
我国重型卡车随着市场需求，逐渐向减轻底盘重量、降低油耗、降低排放和污染，提高运力、延长重型卡车使用寿命等方向研发，其中包括采用高强钢减轻减薄底盘汽车大梁、桥壳钢板。目前高疲劳、高强度易焊热轧桥壳钢板越来越受到重视；对桥壳用高疲劳、高强度易焊钢板的尺寸、化学成分、力学性能、等技术要求作出明确规定。采用屈服强度大于460MPa级别的高强度桥壳结构钢板，代替低级别的低等级的Q345B自重减少7_9%，车桥使用服役寿命延长5-7年，适应现代重型卡车工程作业施工需求，利于节能减排、环境改善以及全社会技术进步和生活质量的提高。
[0003]而Q345B的组成成分、制作方法以及性能参数:Q345B除了碳硅锰合金，不含有贵重微量元素铌钒铬，仅含有少量钛铝，工艺上不采用真空脱气去除夹杂，磷硫分别高达
0.032%和0.023% ;钢中氧氮氢含量偏高，分别60-70ppm，50-60ppm, 3_5ppm ;基本靠热轧强化，屈服强度较Q460C低120MPa，疲劳强度较Q460C低80MPa。主要是因缺失微合金强化元素，本身强度低、钢质不纯净致使疲劳强度和疲劳寿命低下。 [0004]因此随着社会和市场的发展，Q345B型钢板越来越不能满足现代重型卡车桥壳使用，特别是针对30-70吨的重型卡车，Q345B型钢板的屈服强度、抗拉强度和使用寿命等均不能满足其使用，因此急切需要一种性能优越的钢板及其制作方法。
[0005]
【发明内容】
:
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板及其制造方法，尤其满足30-70吨的重型卡车使用，本发明一改低级别Q345B和铸钢钢材强度和疲劳寿命等技术的不足，设计低碳、高锰含量，加入适量铌钒钛，和0.18%的铬元素，利用炉外精炼和脱气精炼，改进钢水纯净度，提高钢材内在品质，提供一种经过控轧技术改善钢强、韧性、疲劳强度和钢板平直度的方法，获得珠光体、铁素体金相组织，该方法效率高、易操作，易焊接(Pcm ≤ 0.23和Ceq ≤ 0.42%)，板形平直度控制满足现代重型卡车桥壳焊接结构的制造和使用。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板，由以下质量百分比的组分组成，碳:
0.10-0.22% ；硅:0.10-0.65% ；锰:0.80-1.80% ;铜≤ 0.55% ;磷≤ 0.025% ；硫≤0.003% ；铌:0.012-0.060% ;钒:0.015-0.070% ;钛:0.012-0.050% ;铝:0.012-0.045% ;铬:
0.10-0.55% ;其余为Fe及不可避免的杂质。
[0007]上述钢板的厚度为I O-16mm。
[0008]上述钢板的Pcm ≤ 0.23，Ceq≤0.42说明其具有优越的焊接性能。
[0009]本发明所述钢板的制造方法包括如下步骤:LF炉外精炼；保护加入钛铝等元素；真空脱气；连铸；板坯加热；粗轧；精轧；精轧板形控制；矫平；成品钢板。[0010]上述钢板的制造方法的具体步骤为:
(1)LF炉外精炼:加热时间15-18分钟，造白渣脱硫，加入微量铌钒钛铝铬合金；
(2)VD/RH真空脱气:真空200Pa以下处理18-22分钟，喂线后氩气软吹10分钟；
(3)板坯加热:均热温度范围1100-1200°C，均热时间范围2.5-4.5小时。
[0011]通过利用细小弥散的Nb (CN) TiN质点和低温加热来抑制奥氏体晶粒长大，获得细小而均匀的奥氏体晶粒。
[0012](4)粗轧:开轧温度1050-1150°C，单道次压下率大于18%，通过7-9道次反复再结晶细化奥氏体晶粒。
[0013](5)精轧:开轧温度范围860_920°C，终轧温度810_850°C，单道次压下率15-18%。在未结晶奥氏体区施以大于18%的大变形量，使奥氏体晶粒拉伸成变形带。
[0014](6)矫直:钢的平直度≤3mm/m。
[0015]采用2500吨9辊矫直机往复3-5道次矫平钢板。
[0016]本发明的有益效果是:本发明增加了铌钒合金设计，细化晶粒强韧化，配合精炼去除杂质和有害气体元素，钢质更纯净，磷硫分别降低到0.025%和0.003%，达到了优异的强韧性匹配，韧脆性转变温度在_20°C以下，平直度1.7-2.5mm/m,上车实际达到150-210万次疲劳寿命，钢板的屈服强度510-560MPa，抗拉强度620_720MPa，通过的控轧工艺处理，使钢板具有高的强度消除了组织内应力，提高了塑韧性指标，延伸率能达到17-22%，Pcm ( 0.23，Ceq ( 0.42，具有较好的焊接性能，(TC冲击韧性大于47焦耳，通过脱硫脱气，钢板显著改进了疲劳强度极限性能，提高了使用寿命，本发明12_钢板代替89万次疲劳寿命的14mmQ345B自重减轻7%，疲劳寿命达到153万次；本发明14mm钢板替代100万次疲劳寿命的16mm厚Q345B自重减轻5%，疲劳寿命达到211万次。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1所得钢板金相组织示意图；
图2为本发明实施例2所得钢板金相组织示意图；
图3为本发明实施例3所得钢板金相组织示意图。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合具体实施实例对本发明作进一步说明，但不构成对本发明的限制。
[0019]实施例1 板还熔炼成份为:
C:0.18%, Si:0.33%, Mn:1.65%, P:0.016%, S:0.001%, Nb:0.027%, V:0.045%,T1:0.026%, Al:0.021%, Cr:0.32% ;其余为Fe及不可避免的杂质。
[0020]板坯均热温度(°C):1150 ;均热时间(小时):3.8 ;粗轧温度(°C):1100 ;粗轧单道次压下率(％): 22 ;精轧开轧温度(°C):870 ;精轧终轧温度精轧(°C):820 ;单道次压下率(%): 18。
[0021]钢板力学性能:
规格:钢板厚度12mm ;屈服强度(MPa):525 ;抗拉强度(MPa):690 ;断后伸长率(％):18 ；冷弯:合格；V 型纵向冲击功(0°C): 119J、123J、126J，Pcm:0.22 ;Ceq:0.42。
[0022]金相组织:铁素体加珠光体。[0023]制成桥壳进行成品疲劳试验，疲劳极限153万次，疲劳强度485MPa。
[0024]实施例2 用上述钢坯料；
板坯均热温度(°c ):1120 ;均热时间(小时):3.5 ;粗轧温度(°C):1080 ;粗轧单道次压下率(％):21 ;精轧温度(°C):880 ;精轧终轧温度精轧(°C):820 ;单道次压下率(％):18，Pcm:
0.23 ；Ceq:0.41。
[0025]钢板力学性能:
规格:钢板厚度16mm ;屈服强度(MPa):515 ;抗拉强度(MPa):675 ;断后伸长率(％):19 ；冷弯:合格;V型纵向冲击功(0°C): 132JU36JU29J ； 金相组织:铁素体加珠光体；
制成桥壳进行成品疲劳试验，疲劳极限152万次，疲劳强度480MPa。
[0026]实施例3 板还熔炼成份为:
C:0.17%, Si:0.27%, Mn:1.55%, P:0.013%, S:0.001%, Nb:0.027%, V:0.045%,T1:0.017%, Al:0.021%, Cr:0.36% ;其余为Fe及不可避免的杂质。
[0027]板坯均热温度(°C):1150 ;均热时间(小时):3.2 ;粗轧温度(°C ): 1120 ;粗轧单道次压下率(％): 26 ;精轧开轧温度(°C):860 ;精轧终轧温度精轧(°C):820 ;精轧单道次压下率(％): 17。
[0028]钢板力学性能:
规格:钢板厚度14mm ;屈服强度(MPa):535 ;抗拉强度(MPa):685 ;断后伸长率(％):18 ；冷弯:合格；V 型纵向冲击功(0°C): 140J、142J、140J ;Pcm:0.22，Ceq:0.40。
[0029]金相组织:铁素体加珠光体。
[0030]制成桥壳进行成品疲劳试验，疲劳极限211万次，疲劳强度480MPa。
[0031]有实施例1-3和图1-3可知，本发明所得钢板的金相组织为铁素体加珠光体，其钢板的屈服强度515-535MPa，抗拉强度675_690MPa，延伸率能达到18_19%，Pcm ( 0.23，Ceq ( 0.42，(TC冲击韧性大大于高于47焦耳，可达142焦耳，而且使用寿命大大提高，并且减轻了自重7%，满足了现代重型卡车桥壳的使用。
【权利要求】
1.一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板，由以下质量百分比的组分组成，碳:0.10-0.22% ；硅:0.10-0.65% ；锰:0.80-1.80% ;铜≤ 0.55% ;磷≤ 0.025% ；硫(0.003% ；铌:0.012-0.060%;钒:0.015-0.070% ;钛:0.012-0.050% ;铝:0.012-0.045% ;铬:0.10-0.55% ;其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板，其特征在于:所述钢板厚度为I O-16mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板，其特征在于:所述钢板的Pcm < 0.23。
4.根据权利要求1或2所述的一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板，其特征在于:所述钢板的Ceq < 0.42。
5.根据权利要求1所述一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板的制造方法，包括如下步骤:LF炉外精炼；保护加入钛铝等元素；真空脱气；连铸；板坯加热；粗轧；精轧；精轧板形控制；矫平；成品钢板。
6.根据权利要求5所述的一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板的制造方法，其具体步骤为: (1)LF炉外精炼:加热时间15-18分钟，造白渣脱硫，加入微量合金铌钒钛铝； (2)VD或RH真空脱气:真空200Pa以下处理18-22分钟，喂线后氩气软吹10分钟； (3)板坯加热:均热温度范围1100-1200°C，均热时间范围3.5-4.5小时； (4)粗轧:开轧温度1050-1150°C，单道次压下率大于18%，通过7-9道次反复再结晶细化奥氏体晶粒； (5)精轧:开轧温度范围860-920°C，终轧温度810-850°C，单道次压下率15-18%大变形，累计变形量达到65%，在未结晶奥氏体区施以大于18%的大变形量，使奥氏体晶粒拉伸成变形带； (6)矫直:钢的平直度<3mm/m。
7.根据权利要求6所述的一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板的制造方法，其特征在于:所述步骤(2)中脱气后脱气后N ( 40ppm> O ( 20ppm> H ( 3ppm。
8.根据权利要求6所述的一种高疲劳强度热成型重型卡车桥壳钢板的制造方法，其特征在于:精轧后钢板的组织结构为铁素体加珠光体。
【文档编号】C22C38/38GK103938092SQ201410110348
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】冯勇, 孙卫华, 孙德民, 刘晓东, 张爱民, 胡淑娥, 许方泉, 梁英, 王南辉, 李延芝, 乔松, 韩启彪, 侯登义 申请人:济钢集团有限公司