用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢制造技术

本发明专利技术涉及一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢。其技术方案是，铸坯的化学成分及其含量是：C为0.55~0.65wt%，Si为0.30~1.50wt%，Mn为0.50~2.00wt%，Ni为1.50~2.00wt%，Cr为0.50~1.20wt%，Cu为0.30~1.00wt%，Mo为0.10~0.50wt%，Nb、V和Ti均为0.00~0.10wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。将所述铸坯在1100~1250℃均热3.0~5.0h，热轧成板材，随炉冷却；在850~1100℃奥氏体化0.5~4.0h，在250~400℃和盐浴条件下保温0.3~6.0h，在200~300℃和盐浴条件下保温4~35h，在150~250℃和盐浴条件下保温30~80h，空冷至室温。本发明专利技术具有成本低、工艺简单、节能减排和动态力学性能优良的特点。

High strength plastic structural nano structural bainitic steel for automobile body collision proof component

The present invention relates to one kind of high strength plastic structure nano structure bainitic steel used for automobile body anti-collision component. The technical scheme is that the chemical composition and its content of billet is: C 0.55~0.65wt%, Si 0.30~1.50wt%, Mn 0.50~2.00wt%, Ni 1.50~2.00wt%, Cr 0.50~1.20wt%, Cu 0.30~1.00wt%, Mo 0.10~0.50wt%, Nb, V and Ti were 0.00~0.10wt%, P< 0.015wt%, S< 0.010wt%, Fe and other impurities the inevitable. The billet at 1100~1250 DEG 3.0~5.0h heat, hot rolled into sheet, with the furnace cooling; at 850~1100 DEG 0.5~4.0h in austenite, 250~400 C and 0.3~6.0h under the condition of heat preservation in salt bath, 200~300 C and 4~35h under the condition of heat preservation in salt bath, 150~250 C and 30~80h under the condition of salt bath insulation, cooling to room temperature. The invention has the advantages of low cost, simple process, energy saving and emission reduction and excellent dynamic mechanical property.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车用钢
尤其涉及一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢。
技术介绍
对于当今的汽车行业，“环境友好、安全、长寿命和低价格”已成为推动汽车工业发展的持续动力。汽车通过轻量化达到节能减排是当今的发展方向。研究表明，车重每减少100Kg燃料利用率提高1Km/L，而车身外壳及汽车车身其他部件约占整车质量的一半，加上底盘约占全部车重的3/4。车重每减轻10％可节省燃油3％~10％。因此，发达国家实现汽车“轻量化”的主要举措是在车身上大量采用先进高强度钢。先进高强度钢的应用不仅可以减轻整车重量实现节能减排，而且具有很好的吸能性，有望在保证结构刚度的前提下，提高或不失车身的安全性，就环境效益和经济效益而言均大有裨益。目前，汽车防撞部件一般使用热成型工艺，即经过淬火-回火后得到的回火马氏体及碳化物，热成型钢板强度高但塑性差，加工性差，很难切割和拉直。热成型钢材所使用的是一种特殊级别的硼钢，加工时需要在800~1200吨的压力机中采用较大压力一次冲压成形，最为困难的是在压力机中还需要配置复杂的水循环冷却系统，让钢在模具中由约950℃快速冷却至200℃左右，这需要大量的能源和设备投入。因此，热成型钢板成本高，工艺复杂，强度高但塑性差，对友好型环境的发展也带来了隐患。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低、工艺简单、节能减排、动态力学性能优良的用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢（简称高强塑积纳米结构贝氏体钢，下同）的化学成分及其含量是：C为0.55~0.65wt%，Si为0.30~1.50wt%，Mn为0.50~2.00wt%，Ni为1.50~2.00wt%，Cr为0.50~1.20wt%，Cu为0.30~1.00wt%，Mo为0.10~0.50wt%，Nb为0.00~0.10wt%，V为0.00~0.10wt%，Ti为0.00~0.10wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的制备方法是：将符合上述化学成分及其含量的铁水经炼钢和精炼后，进行模铸或连铸。将铸坯在1100~1250℃条件下均热3.0~5.0h，热轧成板材，随炉冷却至室温；再将所述板材在850~1100℃条件下奥氏体化0.5~4.0h，然后在250~400℃和盐浴条件下保温0.3~6.0h，在200~300℃和盐浴条件下保温4~35h，在150~250℃和盐浴条件下保温30~80h，最后空冷至室温。由于采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下积极效果：本专利技术的铸坯化学成分主要以价格低廉的C、Si和Mn为主，只需添加少量昂贵元素如Ni和Mo，因而成本低廉；采用多步低温贝氏体转变，工艺容易控制，且等温温度较低，减少能源的消耗和对环境的污染。本专利技术利用逐步（一步、二步、三步）降低等温温度的方式，增大贝氏体转变的自由能差（∆G），逐步细化残余奥氏体转变所得到的贝氏体。在经过三步等温贝氏体转变后，得到的高强塑积纳米结构贝氏体钢中贝氏体铁素体尺寸有三种，分别为第一步等温所获得的贝氏体铁素体（厚度为300~1500nm）、第二步获得的贝氏体铁素体（厚度为50~210nm）、第三步获得的贝氏体铁素体（厚度为50~100nm）；制备的高强塑积纳米结构贝氏体钢的组织包含纳米级的超级贝氏体铁素体和体积分数为15~30%的薄膜状残余奥氏体。本专利技术制备的用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢中的薄膜状残留奥氏体具有较高的稳定性，在高应变速率的作用下会发生TRIP效应，可以有效地提高贝氏体钢的塑韧性，且其合理的形态分布会大大增强形变时对裂纹的吸收效应。同时，残留奥氏体转变成马氏体时体积会发生膨胀，膨胀传递到周围的铁素体时，会产生塑性变形，引起位错密度的增加，从而表现出位错强化效果。在不同应变速率下，高强塑积纳米结构贝氏体钢都表现出对应变速率的敏感性，即随着应变速率的提高，高强塑积纳米结构贝氏体钢的强塑性都得到了显著地提高。本专利技术制备的高强塑积纳米结构贝氏体钢的动态力学性能优良：抗拉强度由准静态条件的1249MPa提高到1771MPa；延伸率由8.0%提高到11.4%；强塑积由准静态条件下的9992MPa%提升到20189.4MPa%。因此，当汽车发生碰撞时，用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢发生TRIP效应，在抵抗外力强度的同时还能引起塑性的增强，从而使汽车车身防撞部件抵抗外部破坏的能力增强，表现出了优良的动态力学性能，提高汽车及乘车人的安全。本专利技术所制备的用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢属于高强度钢，会减轻车身重量，达到节能减排的目的。因此，本专利技术制备的用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢具有成本低、工艺简单、节能减排、动态力学性能优良的特点，且能提高汽车及乘车人的安全。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步描述，并非对本专利技术保护范围的限制。实施例1一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢。所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.55~0.60wt%，Si为0.30~1.00wt%，Mn为1.20~2.00wt%，Ni为1.50~1.80wt%，Cr为0.50~0.90wt%，Cu为0.50~1.00wt%，Mo为0.10~0.50wt%，Nb为0.01~0.10wt%，Ti为0.01~0.10wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的制备方法是：将符合上述化学成分及其含量的铁水经炼钢和精炼后，进行模铸或连铸。将铸坯在1100~1200℃条件下均热3.0~4.2h，热轧成板材，随炉冷却至室温；再将所述板材在850~1000℃条件下奥氏体化0.5~3.0h，然后在250~350℃和盐浴条件下保温0.3~3.0h，在200~260℃和盐浴条件下保温4~25h，在180~250℃和盐浴条件下保温30~60h，最后空冷至室温。本实施例制备的高强塑积纳米结构贝氏体钢的组织包含纳米级的超级贝氏体铁素体和体积分数为15~25%的薄膜状残余奥氏体，动态力学性能优良：抗拉强度由准静态条件的1249MPa提高到1421MPa；延伸率由8.0%提高到10.7%；强塑积由准静态条件下的9992MPa%提升到15204.7MPa%。实施例2一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢。所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.58~0.65wt%，Si为0.80~1.50wt%，Mn为0.50~1.20wt%，Ni为1.70~2.00wt%，Cr为0.80~1.20wt%，Cu为0.30~0.80wt%，Mo为0.10~0.50wt%，V为0.01~0.10wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质。所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的制备方法是：将符合上述化学成分及其含量的铁水经炼钢和精炼后，进行模铸或连铸。将铸坯在1150~125本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢，其特征在于所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.55~0.65wt%，Si为0.30~1.50wt%，Mn为0.50~2.00wt%，Ni为1.50~2.00wt%，Cr为0.50~1.20wt%，Cu为0.30~1.00wt%，Mo为0.10~0.50wt%，Nb为0.00~0.10wt%，V为0.00~0.10wt%，Ti为0.00~0.10wt%，P<0.015wt％，S<0.010wt％，其余为Fe及不可避免的杂质；所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的制备方法是：将符合上述化学成分及其含量的铁水经炼钢和精炼后，进行模铸或连铸；将铸坯在1100~1250℃条件下均热3.0~5.0h，热轧成板材，随炉冷却至室温；再将所述板材在850~1100℃条件下奥氏体化0.5~4.0h，然后在250~400℃和盐浴条件下保温0.3~6.0h，在200~300℃和盐浴条件下保温4~35h，在150~250℃和盐浴条件下保温30~80h，最后空冷至室温。

【技术特征摘要】
1.一种用于汽车车身防撞部件的高强塑积纳米结构贝氏体钢，其特征在于所述高强塑积纳米结构贝氏体钢的化学成分及其含量是：C为0.55~0.65wt%，Si为0.30~1.50wt%，Mn为0.50~2.00wt%，Ni为1.50~2.00wt%，Cr为0.50~1.20wt%，Cu为0.30~1.00wt%，Mo为0.10~0.50wt%，Nb为0.00~0.10wt%，V为0.00~0.10wt%，Ti为0.00~0.10wt%，P<0.015wt％，S<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴开明，张聪，汪淼，张国宏，胡锋，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42