奈米级析出物强化热轧汽车用钢开发

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1、奈米级析出物强化热轧汽车用钢开发黄庆渊1■颜鸿威2■潘永村1■杨哲人21.中国钢铁股份有限公司钢铁铝品研究发展处2.国立台湾大学材料科学与工程学研究所为了节省能源消耗与兼顾乘车安全性，汽车用钢材使用的强度等级愈来愈高。过去高强度钢通常采用麻田散铁或变韧铁为主要显微组织的相变态强化设计，然而此类钢材加工成形性不够好。为了得到优良强度与加工性组合，本研究采用高钛(>0.08wt%)复合添加钒之合金设计配合热轧轧延参数之精致控制，利用肥粒铁晶粒细化及奈米析出复合强化机构来产制高强度热轧汽车用钢。其冶金机

2、制是利用高温时非常稳定之TiN来抑制热轧制程再加热时沃斯田铁晶粒成长，并于热轧制程上控制完轧温度尽可能接近Ar3来大幅增加肥粒铁成核位置，配合采用快速冷却模式来防止于高温产生肥粒铁相变化，以避免肥粒铁晶粒粗化。另外再藉由热轧盘卷温度的适当控制，使奈米尺寸的(Ti,V)C界面析出物(<10nm)持续于肥粒铁相变化过程中析出，而得到大量均匀散布于肥粒铁晶粒中之析出物，充分发挥良好的析出强化效果。本研究藉由微米级(<3μm)细晶肥粒铁中奈米级析出物之大量产生，使得热轧后之钢材不需再经过任何热处理，其抗拉

3、强度可以稳定达到>780MPa的超高强度，而且伸长率还可达到18%的水平。此钢材超高强度与良好加工成形性，已经被广泛应用于卡车大梁及汽车之防撞钢梁、安全汽囊零件等汽车部件上。Tosavetheenergyandincreasethepassengersafety,therequiredstrengthlevelofautomobilesteelshasbecomehigherandhigher.Traditionally,themicrostructureofthehighstrengthstee

4、lsismainlycomposedofmartensiteorbainiteforgettingthetransformationstrengtheningeffect,butthesesteelsusuallyexhibitpoorformability.Toreachthedemandofhighstrengthandformabilitybalance,thesteelswithcompositionofhighTicontent(>0.08wt%)andminorVadditionund

5、ergoingcarefulcontrolofhotrollingparametersareusedtogetthegrainrefinementandnanoprecipitationcoupledstrengtheningmechanismsfortheproductionofhighstrengthautomobilesteel.ThestableTiNprecipitatesinhibitthegraingrowthduringreheatingtreatment.Inaddition,t

6、hepropercontrolofthefinishrollingtemperaturenearbytheAr3temperaturepromotesalotofferritenucleationsitesontheprioraustenitegrainboundaries.Duringthesubsequentcoolingstage,fastcoolingisappliedtofurtherpreventtheoccurrenceofferritetransformationandcorres

7、pondingcoarseningofferritegrainsize.Additionally,bycontrollingthecoilingtemperatureofthestrip,lotsofnano-sized(<10nm)(Ti,V)Cinterfaceprecipitatesareconsecutivelyappearedduringtheslowcoolingperiod.Theultrafinegrainedrefinementandnano-precipitationtechn

8、ologiesensurethestrengthofsteelhigherthan780MPa,andtheelongationofthesteelbetterthan18%,sparingthecommonstrengtheningbyheattreatment.Thissteelhasbeenappliedinseveralpartsofautomobile,suchastruckframe,doorimpactbeam,andcontainerofsafetysteamcap