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高强塑积汽车钢板组织控制的基本思路
更新时间:2018.01.03 新闻来源:
   根据钢的强塑积将汽车钢分为三代:第一代汽车钢的强塑积一般为15GPa·%;第二代汽车钢的强塑积达到了50GPa·%,如TWIP钢;第三代汽车钢在前两代汽车钢的研究基础上,通过Q·P工艺或ART逆相变奥氏体工艺结合元素的配分和扩散过程,获得细小均匀的铁素体和亚稳奥氏体混合多相组织,中低合金质量分数的高性能汽车钢铁材料。
  无论是第一代汽车钢中的DP钢和TRIP钢,第三代汽车钢中的Q·P钢,都有一个共同的特点,那就是通过碳的配分,实现奥氏体富碳,从而稳定奥氏体。依靠碳的配分,需要钢中含有较高的碳含量才能获得大量的亚稳奥氏体,所以普通的TRIP钢和Q·P钢中的奥氏体含量一般不会大于15%,无法将亚稳相的含量调控到较高的水平。而将钢中的碳含量调高到0.4%以上的水平又会显著恶化钢的焊接性能。所以,仅仅依靠碳配分来进行亚稳相调控存在很大的局限性。由此得到启示,研发高强高塑汽车钢必须走复合配分与亚稳控制的思路。
  为此,中国钢铁研究总院提出利用逆相变原理,通过碳锰复合配分控制亚稳奥氏体含量的中锰钢研发思路。中锰钢采用中锰合金化成分体系,典型成分有0.1%C-5%Mn-余Fe。钢的组织调控采用“逆相变”(ART处理)工艺。该工艺首先将钢淬火得到淬火马氏体,然后在铁素体+奥氏体两相区保温退火获得逆生奥氏体,并伴随有溶质元素在奥氏体中的富集及再配分活动,使残留奥氏体稳定性提高保留到室温,中锰ART钢在室温下的显微组织为马氏体或回火马氏体基体上含有大量片状残留奥氏体和超细铁素体。
  目前国内外第三代汽车钢的研发可以归结到3个典型的性能上:一是抗拉强度不小于750MPa、伸长率不小于40%的TG750;二是抗拉强度不小于1000MPa、伸长率不低于30%的TG1000;三是抗拉强度不低于1500MPa、伸长率不低于20%的TG1500。据报道,韩国、日本和法国也已经完成中锰第三代汽车钢的工业化前研发工作,准备进行工业化试制和商业化运作。未来将掀起全球范围的中锰第三代汽车钢工业化推广应用的热潮。
  美国首先提出第三代汽车钢概念,并于2007年10月启动了第三代汽车钢研发工作。同期,中国钢铁研究总院也开始第三代汽车钢的研发工作。2009年,中国钢研首先在实验室研究出了具有高强度和高塑性的第三代汽车钢,其强塑积超过30GPa·%。经过近10年的研究与开发,中国钢铁研究总院已经完成TG750、TG1000和TG1500的热轧和冷轧中锰第三代汽车钢的实验室研发工作,这些新开发的中锰钢的力学性能范围:抗拉强度Rm为700-1500MPa、伸长率A为20%-50%,强塑积可达到25-50GPa·%。
  韩国2013年报道了中锰逆相变的第三代汽车钢的研发工作,其基本成分为碳质量分数约为0.1%,而锰质量分数为6%-9%,抗拉强度为900-1200MPa、伸长率为20%-30%,该性能也明显高于第一代汽车钢。而且,韩国在实验室研究了冷轧中锰钢工艺制度,研究结果表明工业化生产中锰钢的困难不是很大,但一些关键问题不能忽视,如Al元素的添加会导致连铸问题和热轧过程中出现裂纹,C含量应尽量降低来避免在冷轧过程中产生马氏体,Si的添加有利于抑制渗碳体的析出,但过高的Si含量会导致热镀锌困难
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