[发明专利]汽车骨架用高强度高刚度结构钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金材料中的低合金结构钢制造领域，具体地指一种汽车骨架用高强度高刚度结构钢及其生产方法。

背景技术

随着环境污染及能源危机的日益加重，汽车排放的限制越来越严格，车身轻量化己经成为各汽车企业面临的共同课题。采用高强度及超高强度钢板代替软钢，在保证不降低整车及零件性能的前提下，通过减小零件厚度实现减重是汽车行业广泛采用的轻量化设计方法。然而，厚度减薄势必会降低材料的刚度。

题为“高强钢的使用对客车骨架刚度的影响”一文分析了高强钢的使用对客车骨架刚度的影响，文中介绍了Q235、Q345Q与QSTE700TM钢对比刚度，在QSTE700TM钢强度提高来实现轻量化时，其刚度有所降低，无法完全满足实际应用需要。

因此，合理设计碳和合金元素的种类及含量，开发简单易控的生产工艺，研发出具有优异综合性能的汽车骨架用高强度高刚度结构钢，满足汽车轻量化需要，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，解决目前国内汽车骨架用高强度高刚度结构钢生产中的一些技术瓶颈，提供一种制造成本低、工艺合理可控、综合性能优良的汽车骨架用高强度高刚度结构钢及其生产方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽车骨架用高强度高刚度结构钢，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.05～0.07％，Si：1.00～1.20％，Mn：0.16～0.21％，Al：0.70～0.90％，P≤0.010％，S≤0.010％，Nb：0.01～0.02％，Ti：0.02～0.04％，Se：0.02～0.04％，Nd：0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免杂质；其金相组织为铁素体+珠光体，晶粒度在13.5级以上，其中珠光体含量为21～23％。

进一步地，钢的化学成分及其重量百分比如下：C：0.05～0.07％，Si：1.05～1.15％，Mn：0.17～0.20％，Al：0.75～0.90％，P≤0.010％，S≤0.010％，Nb：0.01～0.02％，Ti：0.02～0.04％，Se：0.02～0.04％，Nd：0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免杂质。

进一步地，钢板的化学成分及其重量百分比如下：C：0.06％，Si：1.10％，Mn：0.19％，Al：0.85％，P：0.005％，S：0.004％，Nb：0.015％，Ti：0.032％，Se：0.026％，Nd：0.01～0.02％，其余为Fe和不可避免杂质。

本发明的汽车骨架用高强度高刚度结构钢中各化学成分的作用如下：

碳(C)：碳是提高钢的强度的固溶强化元素，当其含量较高时，易形成马氏体而恶化钢的低温韧性，同时不利于保证其成形性和焊接性能；当其含量较低时，会使钢板强度不足，同时也会增加冶炼时的难度。因此，控制碳含量范围为：0.05～0.07％。

硅(Si)：硅是常用的脱氧剂，有固熔强化作用，有利于提高钢的刚度、弹性极限和改善其综合性能，但Si含量较高时，降低了钢的韧性、塑性及延展性，易导致冷脆不利于焊接。因此，本发明将Si的含量目标值控制在1.00～1.20％。

锰(Mn)：锰是重要的强韧化元素，但Mn含量太高，一方面增加成本，另一方面对钢坯中心偏析有不利影响，有损于钢板的韧性，并且在焊接时容易产生裂纹，Mn含量太低则不能有效促进中温组织转变，容易降低钢的强度。因此控制Mn含量范围为：0.16～0.21％。

铝(Al)：铝在本发明中起到改善刚度的作用，但Al含量过高会带来冶炼难度，同时易产生夹杂，本发明中控制Al含量为：0.70～0.90％。

磷(P)：磷在钢中为有害元素，其含量要严格控制，高的P含量会增加钢的冷脆倾向，并且P极易在钢坯的心部偏析，由于这种含P量高的强偏析带较脆，使得在轧钢后容易产生内在缺陷，同时，对钢的塑性、焊接性和成形性带来不利影响。本发明的磷含量控制为P≤0.010％。

硫(S)：硫在钢中为有害元素，高的S含量对钢的塑性、焊接性和成形性也会带来不利影响。本发明硫含量为S≤0.010％。

铌(Nb)和钛(Ti)：铌和钛是强碳氮化物形成元素，有利于析出强化，并且可以阻止高温奥氏体过分长大，具有极强的细化晶粒作用。本发明铌含量为：0.01～0.02％，钛含量为：0.02～0.04％。