摘要：通过对薄板坯高温变形奥氏体再结晶和未再结晶区变形的有效控制，在包钢CSP生产线上成功地开发出了Nb微合金化汽车大梁用高强度钢带QStE380TM、FAS355L。分析表明，开发的含Nb钢带组织细小、均匀，具有优异的韧性和成型性能，其性能完全满足汽车车箱纵梁、横梁的冲压和装配要求。

关键词：Nb微合金化；CSP；汽车大梁用钢板

1前言

    汽车大梁用钢板是汽车结构配件中质量要求最严格的材料之一，除常规结构强度性能要求外，还必须具备良好的成型性能、抗凹陷性、足够的结构刚度和焊接性能，以承受各种不同应变状态下的冲压成型而不破裂，避免负载过程中车身产生局部变形，特别是发生冲撞事故时可最大限度地吸收能量、保证安全。包钢钢联股份有限公司CSP厂成功试制出的QStE380TM、FAS355L，是低碳锰钢中添加Nb或Nb、Ti微合金元素的低合金高强度钢。通过采用铁水预处理降低硫含量，经210t转炉顶底复合吹炼、LF精炼处理，并采用薄板坯连铸、控制轧制和控制冷却工艺，实现了细晶强化，使热轧钢板获得良好的强韧性匹配，可满足汽车大梁用钢板的综合质量要求。

2  试制工艺

因未能掌握薄板坯连铸连轧Nb微合金钢生产关键技术，早期试制的Nb微合金钢在钢带厚度截面的芯部和1／4处均出现严重的铁素体粗晶带。部分混晶带还保持着原始铸造树枝晶的形貌。这说明原始粗大的铸造树枝晶奥氏体再结晶不完全或再结晶组织不均匀是导致最终钢带铁素体混晶组织的主要原因。Nb是抑制奥氏体再结晶的最主要元素之一，粗大的铸造树枝晶也对奥氏体再结晶有不利影响，因而在CSP流程Nb微合金钢生产中，粗大铸造树枝晶通过再结晶碎化、均匀化要比普通碳素钢和C—Mn低合金钢困难得多。通过大量的试验研究，总结出Nb微合金钢CSP线的生产技术原则，如图1所示，即尽可能提高前序机架轧制的变形温度和变形量，保证高温大变形量使原始粗大铸造树枝晶发生完全再结晶；然后，通过机架间加速冷却，将钢带迅速冷却至未再结晶区并进行未再结晶控制轧制，从而实现钢带组织的均匀化和细化。

    由此针对QStE380TM、FAS355L钢(化学成分见表1)制订了表2所示的控轧工艺方案，铸坯的厚度为65mm，试制钢带的厚度规格分别为12、8、6、5mm，压缩比分别为5．42、8．13、10．83、13．00，远远小于传统工艺流程。试制过程中采用了不同的工艺制度，通过比较钢带的组织、强度、冷弯、宽冷弯、预拉伸宽冷弯性能，优化了工艺制度，最终确定了表2所示的工艺方案。

3  试验结果

3．1力学性能

    对厚6mQStE380TM、厚10mm．FAS355L热轧成品钢板进行的拉伸试验结果见表3。

    由表3可见，钢板的屈服强度、抗拉强度、伸长率均符合QstE380TM、FAS355L技术指标要求；钢板的横向高于纵向和45。方向的屈服强度，最大差值为30MPa；横向高于纵向和45。方向的抗拉强度，最大差值为20MPa，钢板的各向异性小于传统工艺同类产品(50～80MPa)。

3．2冲击韧性

    为了考核钢板的冲击韧性，进行了常温冲击以及系列低温冲击试验，试验结果分别见表4、  表5。由表4可见，不同规格钢板的常温冲击功指标非常稳定、优良，且77．78％控制在140～180J。由表5可见，QStE380TM的低温冲击韧性较好，在一100℃时仍处于上平台，脆性转变温度低于一100℃，说明实验钢带具有十分优异的韧性。

3．3成型性能

    为了考核钢板的成型性能，分别进行了35、60mm系列宽冷弯试验及10％预拉伸宽冷弯试验，试样均完好。

3．4显微组织

    用Neophotz型金相显微镜观察试样的组织及夹杂物。经金相观察，钢板中氧化物夹杂呈球状分散分布，级别≤l级；硫化物夹杂为细短条状分布，级别≤l级，这对于改善钢带的冷成型性能，提高钢的横向冲击韧性，降低脆性转变温度极为有利。钢带显微组织为细小等轴铁素体+少量珠光体，没有发现混晶组织缺陷，见图2、图3。经图像仪测定，钢板的铁素体平均晶粒尺寸为6～7μm。从试验钢带沿厚度截面的表层、l／4处及芯部的显微组织分析中可以看到，试验钢带沿厚度截面的组织十分均匀，且在钢带的任何部位均未出现混晶现象，厚10mm钢带也未出现混晶组织，说明试验所采用的控制轧制工艺是合理的。通过适当提高连轧温度及高温变形量，有效地解决了Nb对粗大铸造树枝晶奥氏体再结晶的抑制作用，得到了十分理想、均匀的钢带组织。

4  结语

    包钢在CSP流程上采用Nb微合金化成分试制QStE380TM、FAS355L汽车大梁钢取得成功，钢板的各项力学性能指标符合标准要求。其拉伸性能与同成分用传统工艺生产的汽车大梁钢基本相当，钢带的各向异性和冲击韧性优于常规流程生产的同类产品。产品经国内某军用汽车制造厂和中国第一汽车制造厂试用，对作为汽车大梁及辅梁的原料进行了冲压和装配试验，结果非常理想，冲压成型和装配情况良好，无开裂、翘曲现象，所有尺寸均满足装配要求，合格率为100％，受到用户的好评。

                                                                                  (1．包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂       2．包钢(集团)公司带钢厂)