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纳米碳化物控制：高强汽车钢开发新思路 分类：交通运输 创建于 2013年7月11日 星期四 10:11 最后更新于 2013年7月11日 星期四 10:11 作者：Super User 点击数：8 ? ? ? ? 一直以来，以通过节油来减排CO2为目标而实施的汽车外板等部件的高强度薄壁化，由于冲压加工难而使所用钢板的强度停留在440Mpa~590MPa的水平，这成为汽车车体进一步轻量化的难题。因此，怎样既能提高汽车板的强度，同时保证良好的加工性能成为汽车板开发的方向。日本钢企在高加工性能、高强度汽车钢技术开发上积累了一定经验。 ? 新型高强钢的设计思路 ? ? ? ? ? 过去钢的组织设计为软质相的铁素体（承担加工性能）和硬质相的马氏体、贝氏体（保证硬度）复合组织。此类复合组织的钢板若要提高强度，必须增大硬质相的体积分数，但这样加工性则难以维持，从而使兼具加工性的高强度化受到限制。因此，若沿袭过去钢的组织设计思路，就不能达到780Mpa下强度和加工性能俱佳的要求。于是，改为采取对铁素体单一组织进行强化的思路：使加工性优良的铁素体组织在超微细碳化物的强化下，开发加工性能良好的780MPa级高强度钢，即在铁素体组织的强化方面开发出2μm~3μm碳化物均匀细微分散化技术，使加工性和440MPa级钢板相同，但强度则提高至780MPa。其技术课题的主要原理是碳化物的微细析出，主要是采用了工业上从未用过的碳化物（Ti、Mo）C而得以实现的。 ? ? ? ? 为实现汽车车体轻量化，汽车外板、基板等部件用钢板使用了抗拉强度为440MPa~690MPa级的热轧板，但随着CO2减排的严格化，日本钢企正在研究改用780MPa级钢板。但是，此类部件用钢板要求较好的延伸凸缘加工性，即在冲拔剪断成形加工时其边缘易伸出，关键是剪断时抑制钢板微型组织中空隙的发生。 ? ? ? ? 如上所述，汽车外板等用热轧高强度钢板由承担加工性的铁素体组织和承担高强度的硬质相所组成的复合组织（尺寸为10μm左右），为提高强度则须扩大硬质相的体积比。该复合组织在冲压成型下当边缘伸出时，难变形的硬质相和易变形的铁素体的界面处则因形变集中而形成空隙，并由此处发生破坏。特别是进行连续冲拔的伸缘加工时，因这些空隙易扩大和复合，以致形成贯通板厚的龟裂。若用提高硬质相比例的方法将强度提高到780MP时，则延伸凸缘加工性比440MPa级大幅下降，因此这种方法不能实用化。经过对铁素体单相组织高强度化的研究，终于成功实现了将微细碳化物在铁素体组织中均匀分布，以使铁素体强度得到提高、韧性影响不大，即强度可达780MPa下，加工性仍在440MPa级。 ? 新型高强钢的技术要点 ? ? ? ? ? 新型高强钢的理论基础。铁素体中的位错由于微细碳化物的阻止而使强度升高，即碳化物在铁素体中的体积达一定水平后，其粒径愈小，则铁素体的强度愈高。经实验，当碳化物的体积率达4.4×103以下，TiC的晶粒直径为20nm~30nm时，抗拉强度为600MPa；当开发的钢种的粒径缩小到3nm时，则析出后钢的强化数值上升到800MPa。由此可知，新组织设计中应克服的技术课题为碳化物的细微析出和抑制其成分偏析。 ? ? ? ? 碳化物的微细分散化技术。热轧工序中在板坯加热时熔于奥氏体中的碳化物，在轧后冷却阶段则在由奥氏体转变后的铁素体中析出。当铁素体中过饱和熔解的碳化物冷却析出时，由于碳化物在核生成时分散产生，故先析出的易成长，且析出位置难控制。于是，新型高强钢开发时着眼于作为析出细微分散方法的相界面析出现象，即考虑在移动的奥氏体-铁素体界面生成，致使对析出现象能够以界面移动来控制。于是通过低温使界面析出的碳化物微细化，终于成功的使超微细碳化物在钢中均匀分布，而这也是这种析出法在工业上的首次应用。 ? ? ? ? 防止微细碳化物粗大化的技术。新型高强钢开发中，得到钢的高强度性能，是由于充分利用了TiC的作用，但是在钢中当构成碳化物的元素量较多时，则碳化物易粗大化。为此，从抑制TiC产生的粗大化而加入了Mo，终于成功的析出微细的(Ti、Mo)C化物。经实验室对TiC和(Ti、Mo)C对钢中碳化物微细化的效果对比显示，(Ti、Mo)C抑制碳化物粗大的作用远远大于前者。 ? ? ? ? 新型高强钢的加工性和强度。经抗拉实验对新型高强钢和过去钢种的扩孔率λ(％)做了比较。当过去钢种的抗拉强度由440MPa提高到590MPa和780MPa时，则λ由90%降到60%和30%，而780MPa级的新型高强钢则为95%。新型高强钢的组织设计思路使碳化物量增加下亦可能提高到980MPa和1080MPa的强度。  信息来源：《中国冶金报》