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行业技术|最新型汽车构建梁板装置铸成裂缝问题的制约要素(一)

   更新日期:2017-03-26     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:75    评论:0    
核心提示:作为汽车大梁,主要承受较大的静载荷和一定的冲击、振动,因此对它的性能有两方面的要求,一是要具有一定的强度,较好的塑性和韧性;二是由于汽车大梁多是冷冲压成型,冲压中容易产生裂纹,因此要求16MnL具有良好的冲压性能作为汽车大梁,主要承受较大的静载荷和一定的冲击、振动,因此对它的性能有两方面的要求,一是要具有一定的强度,较好的塑性和韧性;二是由于汽车大梁多是冷冲压成型,冲压中容易产生裂纹,因此要求16

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博一建材讯:作为汽车大梁,主要承受较大的静载荷和一定的冲击、振动,因此对它的性能有两方面的要求,一是要具有一定的强度,较好的塑性和韧性;二是由于汽车大梁多是冷冲压成型,冲压中容易产生裂纹,因此要求16MnL具有良好的冲压性能

作为汽车大梁,主要承受较大的静载荷和一定的冲击、振动,因此对它的性能有两方面的要求,一是要具有一定的强度,较好的塑性和韧性;二是由于汽车大梁多是冷冲压成型,冲压中容易产生裂纹,因此要求16MnL具有良好的冲压性能。涟钢CSP生产线于2004年2月投入生产,根据市场需求和CSP工艺具有大压下、以及快速冷却能得到细小的晶粒尺寸、材料强度较高等特点。涟钢于2004年8月试制了不含微合金元素的汽车大梁钢16MnL,从用户的使用情况看,产品的力学性能、外观尺寸、板型等均能满足用户的要求,但也存在冷成型过程中开裂的问题。针对这一现状,本文在进行大量的对比分析后认为:CSP生产线生产的16MnL的金相组织含有贝氏体是造成其冷成型开裂的主要因素,碳、锰含量偏高、中心偏析和带状组织严重以及轧制工艺等均对16MnL冷成型性能有较大的影响。

与涟钢CSP生产线匹配的转炉公称容量为100t,转炉提供的粗炼钢水100%经过LF炉精炼,工艺流程为:3×100t转炉→3×105tLF精炼炉→二台CSP连铸机→二座辊底式均热炉→一台高压水除磷机→七机架精轧机组→层1

从中可以看出:

(1)来自不同钢卷号开裂的二块大梁板试样涟钢1#、涟钢2#,其碳、硅、锰含量在相应内控标准的下限甚至有的低于其内控标准允许范围,但均产生了严重的贝氏体组织。

(2)涟钢1#试样与珠钢生产的大梁板试样化学成分接近,但屈强比较珠钢高、延伸率较珠钢低。

(3)涟钢1#试样与攀钢生产的P510L相比,夹杂物和带状组织级别相近或相同,C类夹杂物均为2.5级、带状组织均为3级,但攀钢的P510L冷成型时没有产生开裂,涟钢的16MnL冷成型产生开裂现象,主要区别在于涟钢的16MnL的金相组织含有严重的贝氏体组织。

一涟钢汽车大梁板生产工艺改进前后的力学性能统计和使用情况

涟钢生产的16MnL力学性能统计发现,钢卷下线入库。涟钢CSP薄板坯连铸连轧生产线还采用了当今先进的CSP技术,如电磁制动、等温结晶器冷却系统、液芯压下等。

涟钢、珠钢和攀钢510级汽车大梁板检测分析涟钢试生产16MnL的内控成分和主要技术指标为:C0.16%~0.20%、Si0.25%~0.50%、Mn1.25%~1.45%、P≤0.025%、S≤0.012%、σs≥355MPa、σb510~610MPa、δ5≥24%。在汽车大梁制造厂家,先后选取了加工方式、产品完全相同而冷成型结果不一样的五块试样进行了分析。对三炉成分低于内控标准炉号的分析在试生产过程中,有三炉钢的碳或锰含量没有达到内控成分要求,按理说此三炉钢的性能应较低,但这三炉钢的力学性能较内控标准屈服强度高出90~110MPa,抗拉强度高出70~80MPa,而且轧制规格越薄屈服强度越高。钢板强度有大量的富余,而延伸率富余不多。

1、金相组织、晶粒度、夹杂物

2004年8月至11月生产的汽车大梁板屈服强度和抗拉强度的平均值分别达到了470和595MPa,延伸率平均值为26.8%,屈强比平均值为0.79,屈服强度和抗拉强度的平均值分别较标准高出了115和85MPa。针对涟钢16MnL力学性能高的特点,于2004年12月开始,在碳、硫、锰含量没有调整,硅、锰稍许降低(Si0.25% ̄0.35%,Mn1.1% ̄1.3%)的情况下,钢卷卷取温度由600~620℃调至640~650℃,终轧温度仍保持860℃。

2005年1至3月份生产的汽车大梁板在用户使用后反映良好,开裂缺陷大幅减少。卷取温度提高后,材料的屈服强度和抗拉强度都降低了,延伸率提高了,屈强比下降了,材料的冷成型性能得到改善,但强度仍然较高,屈服强度和抗拉强度的平均值分别较标准仍高出85和75MPa,有个别钢板在边部发蓝区一侧弯曲时产生严重的开裂,而未发蓝的一侧完好。经对同一支大梁开裂的一侧和不开裂的一侧进行分析,开裂的一侧(3#样)局部有严重的贝氏体,并且中心碳偏析比较严重,而没开裂的一侧(4#样)中心碳偏析同样严重,但没有贝氏体。经对3#、4#样分析(厚度7.8mm)其化学成分为,%:C0.18,Si0.34,Mn1.24,P0.018,S0.005。力学性能为:σs420MPa,σb555MPa,δ533%。金相组织、晶粒度及夹杂物情况见表3。从以上分析、检测及3结果可知,钢卷出厂力学性能均属正常。

2、化学成分对性能的影响

碳、锰、硅含量的影响在16MnL汽车大梁板中,基本成分应是低碳、稍高的锰和适量的硅。对于传统的大梁板轧制工艺,一般以加入合金元素钛、铌、钒的方式来强化,以降低碳的含量。对于CSP生产线来说,由于CSP工艺所生产产品具有晶粒尺寸较小、析出物弥散分布、强度较高等特点,涟钢在开发汽车大梁板过程中,没有加入其它细化晶粒的合金元素,而是基于碳―锰钢,通过合理的成分设计和先进的CSP控轧控冷工艺,得到汽车大梁板所需要的组织和性能。

从试制的情况来看,尽管碳、锰含量在内控标准的下限,甚至低于内控标准要求的下限值,但材料的力学性能均远远超出了标准要求,强度较高且有大量富余,而延伸率的平均值并不高,屈强比高。造成力学性能高的主要原因是薄板坯厚度较薄,它在连铸时的冷却速率大于传统的厚板坯,其二次、三次枝晶较短。某些研究已经表明,枝晶间距可由厚板坯的90~300μm减小到薄板坯的50~120μm,从而使成品晶粒细化。对于传统工艺,在连铸和以后的冷却过程中,合金元素以碳、氮化合物的形式析出,在再加热过程中,受加热温度和时间条件限制,合金元素的溶解较直接轧制工艺少。

薄板坯连铸连轧工艺铸后直接高温均热热轧,溶解量相对较高。如果有合金元素的加入,则一方面阻止奥氏体晶粒长大,另一方面又能阻止奥氏体再结晶的发生,因而更加细化晶粒。

这就使得薄板的金相组织均以铁素体组织为主,晶粒细小、比较均匀、呈等轴状,力学性能普遍较高。由于CSP工艺较传统热轧板生产工艺有较大的区别,所以CSP生产线生产16MnL时,其化学成分不能简单的参照GB3273―89标准,为了提高16MnL的冷成型性能,碳、锰含量应适当下调。

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