高强钢的需求及质量控制.ppt

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1、高强钢的需求及质量控制,交流内容,高强钢的需求及质量控制,1、工程机械用钢,2、汽车热轧双向钢,3、高强连续管线用钢,特殊钢-4、高品质轴承钢需求及控制,1、工程机械用钢,一、工程机械行业发展趋势,二、工程机械用钢发展应用,三、工程机械用钢国内供应厂家生产现状,四、不同级别工程机械用钢,五、质量控制,工程机械是矿山开采和各类工程施工用设备,包括：挖掘机、铲土运输机、起重机械、叉车及工业车辆、混凝土机械、桩工机械、路面机械、压实机械、凿岩机械、气动工具、装修机械、市政与环卫机械、铁路线路机械、钢筋和预应力机械、电梯与扶梯、专用零部件等。工程机械产品广泛应用于国民经济各部门，主要有：交通运输（公路

2、、铁路、港口、机场）、能源（石油、煤炭、电站、管线等）、原材料（钢铁、有色金属、建筑材料、化工原料等矿山的开采）、农用水利（江河治理、林业、调水工程等）、城乡建设及国防建设等六大领域。,在工程机械产品成本构成中，钢材的成本是最重要的部分，全部钢材占总成本的约30%。工程机械所用钢材称为工程机械用钢。,工程机械行业“十二五”规划：五年产销规模翻番，行业前景依然乐观,过去十年行业保持 20%左右的年均增速。从1998年到2009年，工程机械行业销售收入与社会固定资产投资的年均复合增长率分别为20.07%、18.81%。2010年工程机械行业的增速约30%以上。,资料来源：工程机械工业协会，东北证券

3、,工程机械行业 1998年-2010年销售额增速,一、工程机械行业发展趋势,在国内固定资产投资规模不断扩大的驱动下，工程机械行业保持了快速发展的态势。,行业“十二五”规划：未来 5年年均增速在 17%左右,中国工程机械行业“十二五”规划为行业发展提出一个阶段性的目标：预计到2015年，中国工程机械行业销售规模将达到9000亿元，对应的行业年平均增长率大约为17。,工程机械行业历年销售收入与“十二五”增速预测,结果显示“十二五”期间工程机械行业总销售收入的复合增速预计为17.63%。,(注：工程机械行业总销售收入=国内销售额+净出口金额),资料来源:工程机械工业协会,东北证券,行业增长的驱动力因

4、素,工程机械行业的需求由国内需求与国外需求组成。国内需求主要由固定资产投资驱动国外需求的增长与全球经济复苏程度相关，需求增长的重点地区是“金砖四国”等新兴经济体。,未来十年，在城镇化进程等因素的驱动下固定资产投资仍将保持平稳增长，这将保障国内工程机械的需求。,工程机械需求驱动因素为全社会固定资产投资，“十二五”期间的固定资产投资增速预计在20%左右，这将保障国内工程机械的市场需求稳定增长。,工程机械下游主要行业需求分布,资料来源:国家统计局,东北证券,国内需求,“十二五”期间基础设施建设投资仍将保持较大规模,中国城镇化率稳步提升,城市化将促进大量基础设施的建设进而拉动工程机械的需求。,主机产品

5、中出口额最大的是装载机、汽车起重机、叉车。目前，国内工程机械产品的出口地区以俄罗斯、中东、非洲为主。印度（进口美、日）、巴西、俄罗斯等新兴经济体及中东等地区的基础设施投资规模巨大，从发展规划来看，印度、巴西等地区未来五年的基础设施投资规模与中国相当。,全球新兴地区的基础设施建设快速增长,资料来源：东北证券,与欧美等发达国家相比，我国工程机械设备具有较强的价格优势，在这些发展中国家具有很强的竞争力和发展潜力。,国外需求,资料来源：工程机械工业协会,2009年，我国机械工业销售额达到1.5万亿美元，超过日本的1.2万亿美元和美国的1万亿美元，跃居世界第一，成为全球机械制造第一大国。产品结构现状：与

6、快速发展的主机产品相比，基础零部件及优质专用材料、自控系统和测试仪器、数控机床和基础制造装备的发展明显滞后，已成为影响机械产品向高端升级的三大瓶颈。主机配套所需的高端零部件越来越受制于进口；我国机械工业有规模以上企业10万多家，但进入世界500强的只有东风汽车、上汽集团和一汽集团三家；世界机床企业产值前20名中，中国仅占2席，而日本占7家，德国占5家。粗放的发展，经营效益偏低：我国机械工业增加值率在2426，而发达国家在30以上；销售收入利润率也只有6左右。,问题：我国机械工业的产业规模位居世界首位，目前高端装备仍满足不了需要，不得不大量进口。2010年进口机械产品用汇达2553亿美元。行业中

7、低端产能过剩、高端严重不足的矛盾非常突出。,2009年国际与中国工程机械主要公司出口占比,2020年发展目标主要标志为：主要产品的国际市场占有率处于世界前三位；基本掌握了主导产品的核心技术，拥有一批具有自主知识产权的关键产品和知名品牌；重点行业的排头兵企业进入世界前三强之列。主攻五个重点领域：高端装备产品；新兴产业装备；民生用机械装备关键；基础产品；基础工艺及技术；,工程机械是长期发展前景较好的行业之一，在较长时期内都将是钢材消费的重点下游用户。工程机械行业的发展势必会带来工程机械用钢尤其是高强度级别产品的大量需求。,国外工程机械用钢发展应用,高强度钢（Q390MPa级以上）可有效减轻设备自重

8、、提高工程机械工作效率及使用寿命和降低原材料消耗等优点，在国外已被广泛应用于工程机械结构件的制造，并已形成各具特色的低合金高强度工程机械用钢系列产品。美国ASTMA514、A517、A710、A736系列，其中A710和A736 为含Ni、Cu和Nb的沉淀硬化型钢种；日本新日铁Welten系列高强度钢（强度为Q590-980MPa）的钢号有30多个，其中典型的钢种是Welten60和Welten80；德国代表钢种为Ste460、Ste690、Ste890、Ste960和Ste1100等；瑞典SSAB公司钢种为WELDOX700、WELDOX900、WELDOX960、WELDOX1030、WE

9、LDOX1100；芬兰Ruukki罗奇公司钢种Optim500MC、Optim550MC、Optim600MC、Optim650MC、Optim700MC、Optim900QC、Optim960QC、Optim1100QC 低碳合金结构钢，强度都很高，一般为Q590Q1270MPa；具有很好的韧性、可焊接性和可成形性，适用板厚范围广，可满足工程机械用钢的需要。,二、工程机械用钢发展应用,国内高强度工程机械用钢最早用于制造煤矿用液压支架，目前液压支架制造厂仍然是高强度钢板的大用户。同时，高强度钢板在挖掘机、装载机、推土机和各类起重机等结构件制造中的应用也越来越多。高强度钢板在工程机械行业和煤矿机

10、械行业的需求厚度以380mm为主。20mm以下厚度钢板主要为卷板类产品，多数被应用于工程施工机械行业20mm以上厚度钢板主要为中厚板类产品，多数被应用于煤矿机械行业,国内开发低合金高强度工程机械用钢的时间较晚，近20年陆续引进工程机械制造技术后，我国工程机械用钢才打破了以Q235和16Mn钢为主的低级别钢的状态，形成了强度为60，70，80和100 kg等多个强度级别的产品。,国内工程机械用钢发展,煤矿机械用高强度钢,供需概况,我国大型煤矿基本告别了爆破采煤时代，步入了以采煤机、运输机、刮板机和液压支架为代表的综合采煤时代。其中，液压支架是综合采煤工作面机械装备的核心，约占设备投资总额的70%

11、。,从生产品种看，由于液压支架为焊接结构件，所选钢材除强度级别较高以外，还要具有良好的焊接性、缺口韧性及低敏感性。,过去，煤矿综合采煤液压支架用高强度钢（屈服强度不小于460MPa）一般采用调质方法生产，成本较高，且生产周期长、板形难以控制，最大问题是钢的焊接性较差，不能适应国内煤矿机械制造业通常的加工工艺。目前，采用非调质工艺生产的高强度韧性焊接无裂纹钢（CF钢）在很多大型煤矿的高效综合采煤工作面得到成功应用，尤其是采用先进工艺开发的低碳贝氏体钢系列（碳含量小于0.09%）焊接性和韧性均有很大提高，屈强比适中，已被用户普遍接受。,液压支架主体几乎完全采用焊接结构，对支护强度要求更高，而对其自

12、身重量又要求更轻，因此带动了用钢材料的升级换代。选用高强度钢板生产液压支架结构件已成为一种不可逆转的发展趋势，主要结构件材料以屈服强度为460960MPa级的不同等级高强度钢板为主，正在快速取代以前的16Mn钢。宝钢、鞍钢、武钢、济钢、舞钢、太钢及首钢等已相继开发出屈服强度为460-960MPa的高强度煤机用钢，以适应煤矿和矿山机械的需要。,发展趋势,今后，随着煤炭业开发建设的迅速发展和煤炭开采业的安全要求日益严格，高强度钢在煤矿机械用钢结构中的主导地位将更加突出，尤其是高强度、高性能的中厚板需求量将快速增加。目前，综合采煤液压支架单重约为70t，井下装配运输困难，其解决方案之一就是将钢板强度

13、由80kg级提高到100kg级，实现设备减重到55t的目标。目前，国内煤矿机械行业高强度钢板年均用量为100万t以上，其中80kg级钢板可达15万t以上，而100kg级钢板则主要依赖进口。,因此，开发并实现稳定、批量生产100kg级及以上强度级别煤矿机械用高强度钢是国内生产企业的发展目标。,工程施工机械用高强度钢,高强度钢主要应用于工程施工机械设备中的起重机械（主要指汽车起重机和履带起重机）和泵送机械。汽车起重机用高强度钢板厚度范围集中在316mm，以卷板开平类产品为主；履带起重机用高强度钢板厚度多在16mm以上，以中厚板产品为主，强度级别要求为Q460-960MPa。目前，主要供应厂家有宝钢

14、、武钢、鞍钢、太钢、首钢、舞钢、济钢和湘钢等。混凝土泵车用高强度钢板对强度要求非常高，为Q900MPa以上级别，依靠进口，报道 武钢、宝钢和鞍钢研发、可以生产。泵车生产企业还是以使用瑞典SSAB公司的Domex系列和Weldox系列产品为主，钢板厚度主要为416mm。,工程施工机械用高强度钢发展趋势,从国家投资重点领域和行业发展情况看，拉动的主要是交通运输（高速铁路、公路及桥梁等）、水利和电力工程等基础设施建设以及灾区震后重建等，这些项目的施工对旋挖钻机、履带式起重机、汽车起重机和挖掘机的需求拉动最为明显。这几类工程施工机械产品有较快增长，也是高强度钢板的主要消费对象，因此高强度钢板的需求量也

15、有快速增长。,随着工程机械向装备大型化及参数极限化发展，对钢铁原材料的强韧性、冷成形性和焊接性等提出了更高要求，高强度钢板所占用钢比例和质量都将有较大提高。,目前，从上述重点厂家采购情况来看，国内大吨位工程起重机吊臂等所需的Q900及以上级别超高强度钢主要从瑞典等国进口，替代进口要求较为迫切。,主要用户钢材采购情况,徐工集团:目前位居世界工程机械行业第15位，是中国工程机械产品品种和系列最齐全、最具竞争力和最具影响力的大型企业集团。,三一集团:生产的混凝土机械、桩工机械、履带起重机及煤炭掘进机械为国内第一品牌，其中混凝土泵车市场占有率居国内第一。,目前，徐工集团主要采用Q460、Q600及Q9

16、60三种强度级别的高强度工程机械用钢，卷板厚度为412mm。Q460主要用于制造车架，全部从国内采购，月均需求量约为1万t，由宝钢、太钢、鞍钢和首钢等钢铁企业提供；Q600主要用于制造吊臂，部分用于车架，月均需求量约为7000t，主要由宝钢提供（用于制造吊臂），少部分由太钢提供（只用于制造车架）；Q960用于制造50t以上吊车吊臂，卷板年需求量约为5万t，全部采用进口，分别由瑞典SSAB公司和芬兰RUUKKI公司生产。,用钢品种主要为普碳钢和低合金高强度钢，全年钢材需求量为30-40万t，其中板材约占80%，高强度钢板需求量占板材的20%25%，以70，80kg级别的产品居多。卷板主要从宝钢和

17、武钢采购，厚板主要从舞钢采购。三一集团在国内建有长沙、上海、北京、沈阳及昆山等五大产业园。长沙产业园、上海产业园和沈阳产业园三大园区是高强度钢板的主要需求厂，其中长沙产业园高强度钢板月均用量约为1000t。,三、工程机械用钢国内供应厂家生产现状,生产现状,目前，国内工程机械用钢企业的生产和竞争主要集中在高强度工程机械用钢领域，宝钢、鞍钢、武钢、济钢、舞钢、首钢、安钢、邯钢、湘钢、太钢、包钢和南钢等都相继开发了60kg级及以上不同级别的高强度工程机械用钢。但是，国内高强度工程机械用钢还没有统一的国家标准，各钢铁企业在实际生产时都执行各自的企业标准，牌号比较杂乱。与国外相比，我国高强度工程机械用钢

18、还没有走向成熟。,宝钢、鞍钢、武钢和首钢等在中厚板和热轧板卷生产线上都已进行高强度工程机械用钢的开发和生产，其他钢铁企业产品除太钢为热轧板卷外均为中厚板。从产品强度级别、规格、销量、销售渠道建设及品牌影响力方面综合来看，宝钢、武钢、鞍钢、济钢和首钢等居于领先位置。,宝钢在国内率先研制出最高屈服强度达700MPa的高强度工程机械用钢，实现了对下游行业的批量稳定供应。在此基础上，宝钢又于2008年成功开发屈服强度达960MPa的超高强度工程机械用钢，并与徐工集团进行了小规模合作。宝钢高强度工程机械用中厚板产品也已形成不同强度级别的系列产品，为满足煤矿机械行业对超高强度钢板的要求，已研制成功屈服强度

19、为1100 MPa级的超高强度钢板。在品种方面，宝钢Mn2Mo2Nb2B系列超低碳贝氏体钢已研制成功，生产了620，690，780 MPa等级别的钢板。,宝钢工程机械用高强度热连轧结构钢发展现状2000年（第一代）：BS600MC，BS700MC；2005年（第二代）：BS700MCK2，BS600MC4，BS550MCK4；2008年：研制出只有少数国际先进钢铁企业能生产的960MPa特 高强度热轧工程机械用钢。,宝钢工程机械用钢,宝钢工程机械用钢化学成分，wt%,宝钢工程机械用钢力学性能,武钢从1986年开始进行高强度工程机械用钢系列品种的研发，在高强度钢板的研发和推广方面处于国内领先水平

20、。Q 600900MPa级Cu-Nb-B系列超低碳贝氏体钢已开发成功，生产出厚度为3-18mm的热轧卷板和1050mm的中厚钢板。,鞍钢是国内开发工程机械用钢最早的企业之一。鞍钢生产的工程机械用钢包括HQ系列（HQ60、HQ7O、HQS0及HQ100）、IE系列和DB系列（HQ420DB、HQ460DB、HQ500DB、HQ550-DB、HQ620DB、HQ690DB及HQ800DB）等。供货厚度为3.050.0 mm，热轧卷板和中厚板规格齐全。,武钢工程机械用钢,鞍钢工程机械用钢,舞钢工程机械用钢,舞钢依托其装备和技术优势，应用国内外高强度钢板的先进设计思想和研究成果，采用微合金化、控轧控冷

21、或调质工艺先后开发了多个高强度钢板品种，其品种规格、强度级别及质量等级处于国内领先水平，最大厚度达到100mm，最高强度级别达到1000MPa，塑韧性指标及焊接性能良好，已广泛应用于煤矿液压支架、大型工程机械及水电站压力钢管等设备。,太钢工程机械用钢,太钢高强度工程机械用钢逐年销售量,2010年太钢生产的TQ460MCD、TQ600MCD、TQ700MCD三个强度级别钢板，用于制造汽车起重机的数量达到13.6万吨。规格覆盖3.016mm10002000mm，实现整车（车架、转台、支腿、伸臂等）高强钢的配套供应。2011年太钢推出的新产品 750MPa级高强度耐磨热轧卷板T750GJ，钢基体硬度

22、达到260HB。适用于制造经受轻微冲击、一般磨损的结构件，混凝土、水泥、沙石等搅拌机械、运输车辆箱体、耐磨衬板等。960MPa级超高强度热轧卷板，抗拉强度达到980MPa以上。低温韧性-40冲击达到50J以上。较好的冷成型性，弯心直径为钢板6倍厚度时，常温弯曲90，钢板外表面完好。良好的焊接性，中等拘束的连接焊、角焊常温进行，不需预热。适用于制造大吨位起重机伸臂、随车吊伸臂、混凝土泵车支架等要求轻质重载、高安全性、高可靠性的部件。完成实验室研发、将工业化生产。,近年来济钢、湘钢及南钢等企业高强度工程机械用钢品种开发较快，营销灵活，产品级别和产量都有较大提高。尤其是济钢，其高强度工程机械用钢的产

23、量、品种等级和质量都得到快速提升。济钢60，70，80 kg三个强度级别已形成批量生产能力，并形成了具有济钢自主知识产权的特色产品系列和专有生产工艺技术，100kg级高强度钢板即将进入批量生产阶段，在国内煤矿机械行业所占的市场份额迅速增加。研究了120kg级Q1030的成分及热处理工艺，采用低碳、加入Mo、Ni、Cr、Nb、Cu、Ti、B提高淬透性；,其他钢铁企业工程机械用钢,首钢工程机械用钢,首钢高强度工程机械用钢中厚板产品主要是煤矿机械用钢，产量较高。在前期开发的高性价比的Q46OC及SQ5500品种的基础上，近年来又开发Q50OCFD、Q550CFD及Q690CFD等高强度级别产品，规格

24、在80mm及以下产品可实现稳定批量生产；Q960已研发成功。在热轧卷板方面，首钢迁钢公司460MPa卷板已批量供货，并已取得徐工集团生产使用上的认可；Q500D已进行小批量供货试用。,存在问题,目前，国内高强度专用钢板市场中Q690及以下级别品种供应量不断增加，较需求量增加快，竞争日趋激烈；Q800及以上级别的部分产品则主要依靠进口。高级别钢材品种供给能力不足和产品质量不稳定是目前国内高强度工程机械用钢供给方面存在的突出问题。,另外，工程机械结构件由于多为板材拼焊而成，因此在选用钢板时，还要求高强度钢板具备优良的焊接性能。目前，制约液压支架用Q960钢大面积推广的主要原因之一是国内配套的焊接材

25、料性能较差（焊丝约占钢板消耗量的7%），这一点行业内整体认识和开发水平还有待进一步提高。,在规格方面，由于国内高强度钢坯料厚度有限，连铸坯厚度多为180330mm，单重受限，压缩比不高（日本连铸坯厚度可达500mm，单重为30-35t，连铸坯在厚度和质量方面有明显优势），加上热处理工艺较复杂，特别是调质用钢的生产更加困难，因此，国内在生产质量要求很高、较厚规格（不小于50mm）的高强度钢方面还存在一定困难。同时，如何消除薄规格超高强度工程机械用钢残余应力也是国内生产企业的难题之一。,60kg工程机械用钢主要用于工程结构、煤机制造行业，如大型推土机底板、汽车起重机的液压支架、挖掘机底板、液压支架

26、等。目前，可以大批量生产60 kg工程机械用钢的主要有舞钢、鞍钢、济钢、武钢等企业；其生产工艺根据不同的厚度规格和不同的组织形态各有不同。,60kg工程机械用钢,四、不同级别工程机械用钢产品及生产,济钢的JG590厚度在30 mm以下，通过TMCP工艺热轧交货鞍钢的HQ590DB通过层流冷以贝氏体组织形态交货,其生产工艺流程为：铁水预脱硫转炉冶炼RH处理连铸板坯加热粗轧精轧层流冷却卷取,70kg工程机械用钢主要应用于工程机械、煤矿液压支架、军用舟桥、起重机吊臂等。目前，国内可以生产70kg工程机械用钢有舞钢、武钢、鞍钢、安钢、济钢等厂家。,70kg工程机械用钢,舞钢采用Mn-Nb-Cu-B系合

27、金设计，研发出超低碳贝氏体钢WH70。为了能够在40mm以上规格的厚板中获得更多的贝氏体组织，将钢中C含量控制在0.05以下，Mo含量控制在0.35左右；并通过LF、VD和控轧控冷以及-Cu时效工艺提高钢水的纯净度和钢板强度。,武钢从1998年开始研制700MPa级高强度低碳贝氏体钢DB685，通过Nb、B等的微合金化和控轧控冷，以及Cu、Mo的析出强化，采用弛豫控制析出原理，实现含有高密度位错的低碳贝氏体的组织，达到高强度；采用超低碳和低P、S含量及夹杂物控制技术，实现高焊接性能和高韧性。在生产过程中，结合武钢实际生产工艺和设备条件，生产出了318 mm的热连轧卷板和1050 mm的中厚钢板

28、。,80kg工程机械用钢主要应用于大型电铲、钻机、推土机的铲斗、起重机吊臂和转台、煤机结构件等。目前，国内可以生产80kg工程机械用钢有宝钢、济钢、武钢、鞍钢等厂家。,80kg工程机械用钢,武钢800MPa级焊接高强度结构用钢板HG80，通过LF和RH真空处理降低钢中P、S含量及夹杂物，净化钢水；采用控轧控冷、弛豫控制析出原理以及微合金析出强化等工艺手段细化晶粒，提高钢板强度。其工艺流程如下：铁水脱硫LD复吹RH真空处理连铸精整粗轧清坯加热2800mm轧板热处理检验入库。,济钢80kg低碳贝氏体钢JG785DB。为获得轧后充分的沉淀强化和微合金析出强化效果，控制加热温度在11801220，使N

29、b（CN）相颗粒充分固溶到奥氏体中；为获得轧后较细的晶粒，高温再结晶区道次变形率15%，未再结晶区采用低温大压下，终轧温度控制在800880，随后进行控冷，冷速控制在38/min，对较厚的钢板最后还要进行回火工艺处理。工艺流程如下：高炉铁水预处理铁水热装（或分装）转炉冶炼钢包精炼板坯保护浇注精整、检验、入库加热炉加热高压水除鳞控轧控冷矫直（热处理）冷床冷却精整入库。,目前，济钢、宝钢、鞍钢、武钢都已经研发出100kg工程机械用钢，但未见有批量生产和使用的报道；表中列出了鞍钢和宝钢100kg工程机械用钢的化学成分、力学和工艺性能指标。,100kg工程机械用钢,五、高强度工程机械用钢质量控制关键,

30、Q900及以上级别超高强度钢主要从瑞典等国进口，替代进口要求迫切。,Q900及以上级别超高强度钢一般采用两种工艺生产：薄规格（36mm)为非调质热轧板卷；厚度大于6mm的钢板需要轧后进行调质处理；,质量控制关键：,成分设计是基础,材料相变淬透性；与设备能力、冷速条件相匹配,组织精细化控制元素,国内Q900 MP以上的焊接结构钢板,如WELDOX 系列及DILLIMAX都从瑞典、德国等国进口。此类钢板一般采用：碳锰钼硼系化学成分,为提高其淬透性和回火抗力还添加了较多的镍、铜、铬、钒、鈮等元素,以保证钢板在高温回火后仍具有极高的强度。,锰、镍、铜等是提高奥氏体热稳定性的元素,以推迟铁素体相变,有利

31、于得到贝氏体、马氏体组织；硼会在奥氏体晶界发生显著的偏聚,阻碍铁素体在晶界形核,提高淬透性,经硼处理的钢得到了十分细小的板条贝氏体组织。提高材料低温冲击韧性。,文献介绍：对于板条贝氏体或马氏体组织类型的高强度热轧钢板,其原奥氏体晶界宽度约10m 左右,内部的贝氏体板条宽度150 300 nm，使钢板在达到极高屈服强度的同时,仍具有极佳的低温韧性。,材料微观组织设计,高强钢板性能保证,高强度、耐磨、耐冲击、耐疲劳、低温韧性、耐腐蚀,复相组织：细的马氏体板条、粒状贝氏体、细小二次相粒子（50nm）、很少量残奥,工艺设计,材料相变规律,薄规格热轧板卷：二段轧制控冷；非调质处理,板厚大于6mm板：轧后

32、 进行调质热处理,研究材料均质化控制；强韧化机制控制,36,Q960MPa高强板性能：,37,2、汽车用先进高强钢热轧双相钢,汽车安全性保证汽车构件要显著增强 汽车数量增多，车速提高，车祸增多；能源紧张、环保要求汽车轻量化；高强度的新材料：广泛地用于制造汽车加强板、联轴器加强体、轮盘，大梁、保险杠等构件。,汽车用先进高强钢双相钢,双相钢：低碳钢或低碳合金钢经过临界区热处理或控制轧制工艺铁素体（F）+少量（体积分数20%）马氏体或贝氏体（M或B）组成的先进高强度钢（AHSS）；,双相钢良好的强塑性匹配及冷成形性,汽车车轮：翻边拉伸性能和疲劳性能,显微组织具有细化晶粒、晶界强化、第二相弥散强化、亚

33、晶结构及残留奥氏体利用等强韧化手段，双相钢综合性能优良，具有高的强度和良好的韧塑性。,马氏体双相钢（1）高强度、高韧性，具有很好的强度和韧性配合：具有较低的屈强比（0.2/b）、较高的延伸率和很高的加工硬化率，而且无不连续屈服现象。,低的屈服强度使冲压构件易于成形，回弹小，同时冲压模具的磨损也小；无屈服点，曲线呈平滑的拱形，避免成形零件表面起皱，而不需要附加的精整轧制或其它附加操作；撞击吸能和疲劳强度高；均匀延伸率和总延伸率大。（2）具有小的平面各向异性。（3）具有良好的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能：这是由于处于铁素体中的马氏体作为高硬度的第二相阻止了裂纹的扩展，从而提高了双相钢的冲击韧性。（4

34、）具有良好的焊接性能。,双相钢的性能特点,贝氏体双相钢与F+M相比，F+B有良好的扩孔性能和翻边性能，以及断裂韧性，但屈强比高，有屈服现象，强度与塑性匹配略低。,双相钢成分、工艺、组织控制思路,铁素体体积分数尺寸形态控制,残留亚稳奥氏体状态,亚稳奥氏体转变产物体积分数尺寸形态控制,两段水冷间隔温度和时间,卷取温度,马氏体 贝氏体,精轧变形温度与变形量,成分设计：淬透性与设备能力匹配轧制工艺控制：温度控制对于双相钢是十分重要的:其中终轧温度、轧后冷却（包括冷却速度、分段冷却起始温度、空冷时间）、卷取温度等指标对于双相钢的组织形成起着至关重要的作用。轧后冷却制度:生产双相钢的核心，分段冷却：铁素体

35、转变 卷取温度：强化相形态。,不同成分系列F+M 双相钢双相组织控制原理示意,不同成分系列双相钢双相组织控制原理示意图,C-Si-Mn-Cr-Mo成分系列实验钢采用Cr-Mo结合成分设计，适合中温卷取，工艺稳定性高，但合金成本高；C-Si-Mn-Cr成分系列实验钢添加合金Cr，不适于中温卷取，而低温卷取过程对卷取前水冷冷速要求低，工艺稳定性相对较高；（选用成分）C-Si-Mn成分系列实验钢成分设计简单，淬透性低，对工艺参数敏感，工艺稳定性较差，工艺控制精度要求高。,不同强度系列热轧F+M双相钢开发与应用,已经形成540、600、700、800、980MPa不同级别热轧双相钢系列700MPa级C

36、-Si-Mn-Cr系双相钢已进行三次工业化生产，性能稳定抗拉强度：700740MPa；屈服强度：365395MPa伸长率：24.627%；屈强比：0.500.56540、600MPa级C-Si-Mn-Cr系双相钢已具备工业化生产条件800、980MPa级C-Si-Mn-Cr-Nb系双相钢已实现中试,高强度热轧双相钢应用过程需要注意问题（1）缺口敏感性强（2）加工硬化率高,各强度级别F+M 热轧双相钢成分与工艺控制,现场大生产条件下：元素含量对于双相钢组织性能影响更为显著，分段冷却低温卷取具有较高的工艺控制稳定性和较为宽泛的工艺参数控制范围。,540、590MPa F+B双相钢研究与开发,与F+

37、M相比，F+B有良好的扩孔性能和翻边性能，以及断裂韧性，(但屈强比高，有屈服现象，强度与塑性匹配略低)。适用于翻边成形要求较高汽车支撑部件，如车轮研究思路：成分设计材料基本特性研究中试实验现场试制研究进度：540MPa：采用C-低Si-Mn-Nb成分，已完成了一次工业化试制590MPa：已进行3轮中试实验，准备进行工业化试制,中温卷取F+B双相钢相变示意图,B为残余亚稳奥氏体的贝氏体转变区,控制关键：两段水冷间空冷铁素体转变 和第二段水冷后中温卷取的贝氏体转变。空冷开始温度和空冷时间：影响铁素体体积分数、形态和晶粒尺寸，影响残余亚稳奥氏体的体积分数和分布；第二段水冷快速冷却速度：保证亚稳奥氏体

38、不发生珠光体转变；卷取温度：影响亚稳奥氏体的贝氏体转变产物形态,540MPa F+B双相钢工业试制,工艺设计,MH540FB钢LF终点化学成分实际控制结果,540MPa F+B双相钢工业试制结果讨论,存在以下问题（1）各卷实验钢抗拉强度富裕量小，且屈强比偏高，与组织中贝氏体强化相体积分数偏低有关（2）各卷实验钢冲孔（不去毛刺）扩孔率略偏低，而随着加工方式变化，扩孔率明显提高，即缺陷敏感性强。,进行了一次工业生产抗拉强度：540560MPa屈服强度：490515MPa伸长率：2531%屈强比：0.900.92扩孔率：7590%（冲孔，不去毛刺）90125%（冲孔，去毛刺）130170%（线切割孔

39、）,540MPa F+B下一步工业试制成分与工艺改进,针对铁素体基体与贝氏体强化相组织均匀性控制，以及抗拉强度富裕量小，屈强比偏高。扩孔率偏低等问题，对其成分和工艺做以下调整。,从组织特征来看，贝氏体体积分数确定的条件下，细化尺寸及改善弥散分布对于提高扩孔率是有利的。而粗大的贝氏体团会恶化实验钢扩孔性能。从工艺控制来看，（1）降低第一段水冷出口温度，促进铁素体充分转变，细化贝氏体组织，促进其弥散部分；（2）控制卷取温度为450，均利于改善扩孔性能。从成分控制来看，Si等元素的增加对于改善贝氏体形态，提高扩孔率有一定影响。,590MPaF+B双相钢中试实验结果扩孔性能控制,590MPa贝氏体双相钢工业试制成分与工艺设计,用经济性C-Si-Mn-Nb-Ti成分设计进行590MPa工业试制。低Si有利于表面控制,工艺设计思路：控制铁素体基体上弥散分布有细小均匀贝氏体的双相组织。,1）卷取温度：420450，有利于扩孔率控制；2）第一段水冷出口温度：降低温度，促进F转变，细化B；3）终轧温度：促进F铁素体转变。厚度规格：2.33.2mm,51,Thank You!,