PDF《钒技术》

钒技术第

1 期―1? 钒微合金化锻钢在中国的应用 自从德国在上世纪

70 年代中期推出第一 种钒微合金化锻钢(49MnVS3)以来,它以高 达1100 MPa的极限抗拉强度而成为传统调质钢 (QT)的替代材料,被广泛应用于汽车部件的 制造,尤其是在西欧、美国和日本.

这些钢种 具有明显的优点,包括取消了锻后热处理、矫 直和应力消除,减小了变形,改善了机加工性 能,同调质钢相比性能更稳定,材料成本更低, 加上产能得以提高,有力地促进了它们的推广 应用.这些非调质钢的绝大多数都是在中碳钢 中添加少量钒而生产出来的,由于明显的析出 强化作用而达到了期望的高强度. 中国开发非调质钢始于二十世纪八十年代 初,然而非调质钢在汽车工业中的应用直到近 年来才被人们所重视.自2011 年以来,在这一 领域已经有了越来越多的研发项目.钢铁研究 总院在这些活动中扮演着非常重要的角色,他 们联合钢厂、锻造厂和汽车厂,开发国产非调 质钢以代替调质钢和进口的非调质钢来制造汽 车零部件,如连杆、曲轴和转向节.为了推动 非调质钢在中国的应用,国际钒技术委员会和 钢铁研究总院签署了一项自

2013 年开始长达三 年的合作项目.下面的论文是钢铁研究总院在 其他项目所研究的结果,发表于

2015 年. 钒对胀断连杆用中碳微合金钢高周疲劳性能的影响 惠卫军

1 , 陈思联

2 , 张永健

1 , 邵成伟

1 , 董瀚

2 1. 北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044,中国 2. 钢铁研究总院,北京 100081,中国 本文发表于《Materials &

Design》 (2015 年第66 卷227 C

234 页) ,作者详细描述了钒含量 最高达到 0.45%时对疲劳性能出色的胀断连杆 制造用新型中碳微合金钢疲劳性能的影响,比 较了锻造态下的

3 种不同钒含量的 37MnSiV 钢 和一种传统中碳微合金钢 38MnVS(见表 1). 众所周知,疲劳强度往往是锻制汽车部件 最重要的工程性能指标,据估计,疲劳断裂占 失效约 90%之多. 本文证明,

4 种微合金钢的疲 劳强度和疲劳强度比均随钒含量增大而提高 (见图 1) ,而且均好于 40Cr 调质钢和 C70S6 钢的指标. 第1期,2015 年12 月钒技术www.vanitec.org 本期内容? 1.钒的近期出版物 ? 钒微合金化锻钢在中国的应用 ? 含钒热轧汽车板 ? VC 在铁素体和贝氏体中的析出 2.近期发表的钒技术论文清单 3. 近期技术会议日程 1. 钒的近期出版物 钒技术第

1 期―2? 表1钢的化学成分/Wt% 钢种 C Si Mn P S Cr V Al N V1 0.37 0.80 1.05 0.033 0.086 0.17 0.15 0.021 0.018 V2 0.38 0.77 1.07 0.032 0.085 0.18 0.28 0.017 0.017 V3 0.38 0.74 1.03 0.033 0.088 0.18 0.45 0.024 0.020 38MnVS 0.37 0.18 1.32 0.008 0.061 0.14 0.12 0.018 0.011 图1钒对疲劳强度和疲劳强度比的影响 图2由旋转弯曲疲劳试验得到的 S-N 曲线 另外,随着钒含量增加,SCN 曲线朝寿命 延长和应力提高方向移动(见图 2) .TEM 分析 表明,在锻造后的试验钢种的铁素体-珠光体组 织中观察到的 V(C,N)颗粒中,有95%的粒子尺 寸都小于

5 nm.这些细颗粒起到了明显的析出 强化作用.作者指出,钒对铁素体-珠光体锻钢 疲劳性能的改善效果主要来自于它的析出强化 作用. 钒微合金化明显提高改善铁素体钢的强度和可成形性 近年来,汽车行业对于提高燃油效率的要 求日益严格,因此,通过采用高强度钢板制造 零部件而减轻汽车重量变得越来越重要.由于 大多数汽车构件都是用钢板压制成形的,钢板 需要具备高强度和良好的可成形性.另外,出 色的疲劳性能也是对汽车零部件的一个重要要 求.不过,许多传统高强钢存在的问题是,随 着强度提高,可成形性下降.而且,依靠铁素 体基体中的硬化相(比如马氏体和贝氏体)而 得到强化的高强钢耐疲劳裂纹产生和扩展的能 力很差. 最近, 塔塔钢铁集团 Ijmuiden 公司 (专 利号 US2015/0099139 A1) 和JEF 钢铁公司 (专 利号 US2015/0030880 A1) 分别开发出了基于纳 米颗粒强化基体的微观结构为单相铁素体的新 型热轧钢种.与抗拉强度相近的传统高强钢 (HSLA 和AHSS)相比,这些新钢种具有出色 的拉伸凸缘性,疲劳性能也更好.另外,新钢 种的焊接性能接近于 HSLA 钢,比AHSS 钢种 容易焊接.据塔塔集团介绍,新钢种将使汽车 制造商能够生产出比传统产品重量减轻 10%的 底盘部件, 并且使部件生产成本降低 50%之多. 以下是这两项近期专利的简要介绍: 钒技术第