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摘要：本文通过对C700L汽车大梁钢机械强度波动产生的原因进行分析，总结出相应的对策，对稳定C700L机械强度，降低生产成本，提升下游用户认可度能起到良好的作用。
关键词：机械强度波动 强化机理 均热温度
1前言
面对日趋严重的环保、节能压力，汽车轻量化成为国内外汽车工业可持续发展的必由之路，而采用低碳高锰+Nb、Ti微合金化技术生产的系列高强钢应运而生，我部采用Nb、Ti微合金化和控轧控冷工艺生产的C700L汽车大梁钢就是此系列产品之一，主要用于制作汽车纵梁、横梁及其它零部件，要求有良好的表面质量、强韧性能、疲劳性能、冷弯性能、焊接性能及与成形性能有关的高厚度精度、板形质量。其中汽车大梁钢强度性能的波动会导致性能不合而判废或改判，增加生产成本，或者对后续汽车部件加工成形、使用性能造成不利影响。因我部生产C700L汽车大梁钢的时间较国内其他先进企业晚，其强度性能指标存在着不同程度的波动，对我部的生产成本和用户认可度造成了不良的影响，因此有必要对C700L汽车大梁钢机械强度波动原因进行研究，并制订出切实可行的措施。
2 C700L工艺概况
2.1 C700L成份设计 见表1
2.3 C700L机械性能要求 见表3
3 C700L机械强度波动原因研究
3.1 强化机理
NbTi微合金化高强钢的主要强化机制是细晶强化和析出强化[1]。固溶状态下的Nb，Ti（C，N）对溶质原子的强烈拖拽作用使得加热状态的奥氏体晶界迁移受到阻碍，即防止了奥氏体晶粒的长大。在控制轧制过程中，随着固溶度的降低外加形变诱导析出的作用，Nb，Ti（C，N）在奥氏体向铁素体转变之前弥散析出，形成大量的铁素体核，最终细化了铁素体晶粒，同时Nb（C，N）能通过钉扎晶界作用有效阻止奥氏体再结晶和晶粒长大，这就是细晶强化。残留的Nb，Ti（C，N）在发生铁素相变后继续在铁素体中弥散析出，起到析出强化的作用，即析出（沉淀）强化。析出物的大小和数量是决定析出强化效果的两个因素。
3.2 研究过程
3.2.1 随机抽取2 个检验批次的C700L检验结果进行比对，见表4 。
从表4 可能看出2 个批次的晶粒度及化学成份基本一样，但是批次1抗拉强度不合格，2个批次的屈服强度相差65MPa，抗拉强度相差85MPa。
3.2.2 2个批次轧制生产过程对比
3.2.2.1 加热
批次1 在炉时间150分，均热时间28分，均热温度见图1 ，平均RT5为1085度;批次2在炉时间143分，均热时间34分，均热温度见图2 ，平均RT5为1096度。由图1图2 可知，批次1的上下近轧侧均热段平均温度分别为1233℃、1211℃，批次2的上下近轧侧均热段平均温度分别为1319℃、1317℃。
3.2.2.2 粗轧
2个批次的粗轧带坯厚度均为32mm，粗轧总压下率为82.2%，满足大压下的要求。
3.2.2.3 精轧
2个批次的粗轧带坯厚度均为32mm，成品厚度均命中，精轧总压下率为92.2%，满足大压下的要求。2个批次的精轧终轧温度分别见图3、图4，均满足工艺要点要求。
3.2.2.4 卷取
2个批次均采用前段集中冷却，CT温度命中情况见图5、图6，均满足580±20℃工艺要点要求。
3.3 分析
3.3.1 众所周知，NbTi微合金化高强汽车钢的主要强化机制是细晶强化和析出（沉淀）强化，而从2 个批次的检验结果看，其晶粒度分别达到13级、12.5级，远超要点要求的8.0级，这说明晶粒尺寸控制得很好，细晶强化机制均得到了较完全的发挥。2个批次的控轧控冷条件完全相同，其机械强度应该一致或接近，但是批次1 抗拉强度不合，而批次2的强度富余量较大，这说明排在第二位的析出强化效果存在较大差异。
3.3.2 析出强化的效果取决于析出物的数量和尺寸。C700L在加热过程中Nb，Ti（C，N）要充分固溶于钢并均匀化中，这样既能保证加热过程阻止奥氏体长大，又能保证后续控軋控冷过程中部分形变诱导析出及在铁素体中的弥散析出的数量，而未溶的Nb，Ti（C，N）形核后颗粒粗大，起不到任何作用，成为无效的Nb、Ti。根据武钢张志建、杨海林等人的研究成果[2][3]，在 1200～1320°C 温度范围，C700L板坯加热温度升高时，其成品晶粒尺寸变化不大，但是第二相析出更加弥散均匀，而且数量增多，这是抗拉强度增加的主要原因，C700L的均热温度应高于1280℃。批次1较批次2在加热炉的均热温度低90-100℃，只有1211-1233℃，这是批次1抗拉强度不合的主要原因。
4 结论
4.1 加热炉均热段温度过低，造成Nb，Ti（C，N）未能充分固溶，降低了有效Nb、Ti数量，最终析出于铁素体的Nb，Ti（C，N）减少，是导致C700L抗拉强度不合的主要原因。
4.2 加热温度范围波动会造成C700L机械强度的波动。
参考文献
[1] 李新生 王能为 钢的微合金化强化机理浅析 2007（6）3-4
[2] 张志建 周祖安 赵江涛 冉 广板坯加热温度对高强度汽车大梁钢性能的影响 第八届（ 2011）中国钢铁年会论文集 4-5
[3] 杨海林 周一中 黄为民 马珩皞 桂 洲 Ti-Nb微合金高强度汽车大梁钢的组织和析出物研究第八届（ 2011）中国钢铁年会论文集275-278
关键词：机械强度波动 强化机理 均热温度
1前言
面对日趋严重的环保、节能压力，汽车轻量化成为国内外汽车工业可持续发展的必由之路，而采用低碳高锰+Nb、Ti微合金化技术生产的系列高强钢应运而生，我部采用Nb、Ti微合金化和控轧控冷工艺生产的C700L汽车大梁钢就是此系列产品之一，主要用于制作汽车纵梁、横梁及其它零部件，要求有良好的表面质量、强韧性能、疲劳性能、冷弯性能、焊接性能及与成形性能有关的高厚度精度、板形质量。其中汽车大梁钢强度性能的波动会导致性能不合而判废或改判，增加生产成本，或者对后续汽车部件加工成形、使用性能造成不利影响。因我部生产C700L汽车大梁钢的时间较国内其他先进企业晚，其强度性能指标存在着不同程度的波动，对我部的生产成本和用户认可度造成了不良的影响，因此有必要对C700L汽车大梁钢机械强度波动原因进行研究，并制订出切实可行的措施。
2 C700L工艺概况
2.1 C700L成份设计 见表1
2.3 C700L机械性能要求 见表3
3 C700L机械强度波动原因研究
3.1 强化机理
NbTi微合金化高强钢的主要强化机制是细晶强化和析出强化[1]。固溶状态下的Nb，Ti（C，N）对溶质原子的强烈拖拽作用使得加热状态的奥氏体晶界迁移受到阻碍，即防止了奥氏体晶粒的长大。在控制轧制过程中，随着固溶度的降低外加形变诱导析出的作用，Nb，Ti（C，N）在奥氏体向铁素体转变之前弥散析出，形成大量的铁素体核，最终细化了铁素体晶粒，同时Nb（C，N）能通过钉扎晶界作用有效阻止奥氏体再结晶和晶粒长大，这就是细晶强化。残留的Nb，Ti（C，N）在发生铁素相变后继续在铁素体中弥散析出，起到析出强化的作用，即析出（沉淀）强化。析出物的大小和数量是决定析出强化效果的两个因素。
3.2 研究过程
3.2.1 随机抽取2 个检验批次的C700L检验结果进行比对，见表4 。
从表4 可能看出2 个批次的晶粒度及化学成份基本一样，但是批次1抗拉强度不合格，2个批次的屈服强度相差65MPa，抗拉强度相差85MPa。
3.2.2 2个批次轧制生产过程对比
3.2.2.1 加热
批次1 在炉时间150分，均热时间28分，均热温度见图1 ，平均RT5为1085度;批次2在炉时间143分，均热时间34分，均热温度见图2 ，平均RT5为1096度。由图1图2 可知，批次1的上下近轧侧均热段平均温度分别为1233℃、1211℃，批次2的上下近轧侧均热段平均温度分别为1319℃、1317℃。
3.2.2.2 粗轧
2个批次的粗轧带坯厚度均为32mm，粗轧总压下率为82.2%，满足大压下的要求。
3.2.2.3 精轧
2个批次的粗轧带坯厚度均为32mm，成品厚度均命中，精轧总压下率为92.2%，满足大压下的要求。2个批次的精轧终轧温度分别见图3、图4，均满足工艺要点要求。
3.2.2.4 卷取
2个批次均采用前段集中冷却，CT温度命中情况见图5、图6，均满足580±20℃工艺要点要求。
3.3 分析
3.3.1 众所周知，NbTi微合金化高强汽车钢的主要强化机制是细晶强化和析出（沉淀）强化，而从2 个批次的检验结果看，其晶粒度分别达到13级、12.5级，远超要点要求的8.0级，这说明晶粒尺寸控制得很好，细晶强化机制均得到了较完全的发挥。2个批次的控轧控冷条件完全相同，其机械强度应该一致或接近，但是批次1 抗拉强度不合，而批次2的强度富余量较大，这说明排在第二位的析出强化效果存在较大差异。
3.3.2 析出强化的效果取决于析出物的数量和尺寸。C700L在加热过程中Nb，Ti（C，N）要充分固溶于钢并均匀化中，这样既能保证加热过程阻止奥氏体长大，又能保证后续控軋控冷过程中部分形变诱导析出及在铁素体中的弥散析出的数量，而未溶的Nb，Ti（C，N）形核后颗粒粗大，起不到任何作用，成为无效的Nb、Ti。根据武钢张志建、杨海林等人的研究成果[2][3]，在 1200～1320°C 温度范围，C700L板坯加热温度升高时，其成品晶粒尺寸变化不大，但是第二相析出更加弥散均匀，而且数量增多，这是抗拉强度增加的主要原因，C700L的均热温度应高于1280℃。批次1较批次2在加热炉的均热温度低90-100℃，只有1211-1233℃，这是批次1抗拉强度不合的主要原因。
4 结论
4.1 加热炉均热段温度过低，造成Nb，Ti（C，N）未能充分固溶，降低了有效Nb、Ti数量，最终析出于铁素体的Nb，Ti（C，N）减少，是导致C700L抗拉强度不合的主要原因。
4.2 加热温度范围波动会造成C700L机械强度的波动。
参考文献
[1] 李新生 王能为 钢的微合金化强化机理浅析 2007（6）3-4
[2] 张志建 周祖安 赵江涛 冉 广板坯加热温度对高强度汽车大梁钢性能的影响 第八届（ 2011）中国钢铁年会论文集 4-5
[3] 杨海林 周一中 黄为民 马珩皞 桂 洲 Ti-Nb微合金高强度汽车大梁钢的组织和析出物研究第八届（ 2011）中国钢铁年会论文集275-278