一种800MPa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢及其制备方法

本发明属于金属材料加工及高端装备制造，具体涉及一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢及其制备方法，适用于高端装备领域中重卡、消防车等特种新能源车辆的横、纵梁等核心承重结构件。

背景技术：

1、在“双碳”与汽车轻量化政策驱动下，采用800mpa级先进高强度热轧汽车大梁钢替代低强度钢材，是实现车身减重、降低油耗与碳排放的核心技术路径。汽车大梁作为承重关键结构件，需同时满足高强度、高塑性、优异低温冲击韧性，尤其在特种新能源重卡、消防车等车型中，对-40℃极寒环境下的抗断裂安全性能提出严苛要求。

2、目前，800mpa级热轧大梁钢已成为行业主流，但现有技术普遍存在以下技术瓶颈：

3、部分方案是通过添加mo、ni、v等昂贵合金实现强韧性匹配，导致合金成本高、经济性差，难以大规模推广。

4、部分方案采用高nb、高ti、高cr单一或复合添加，虽能提升强度，但易形成粗大夹杂物与析出相，显著劣化低温冲击韧性。

5、多数现有工艺组织调控能力不足，难以稳定获得细晶准多边形铁素体+粒状贝氏体复合组织，-40℃冲击功偏低，无法满足极寒工况使用要求。

6、传统tmcp工艺在终轧温度、冷却速率、卷取温度及卷后缓冷制度上匹配性差，易生成粗大m/a岛与珠光体，导致韧性波动大、强韧性难以均衡。

7、同时经检索，现有公开专利技术中（如cn117512436a、cn113322416a、cn109518074a、cn114480973a、cn103866189a）均未能在不添加mo、ni等高成本合金前提下，通过低碳+低含量nb-ti-cr复合微合金化与精准tmcp工艺调控，同时实现：抗拉强度≥800mpa、屈服强度≥730mpa、断后伸长率≥17%、-40℃夏比冲击吸收功kv2≥100j的综合性能。

8、为此，行业亟需一种低成本、高韧性、强低温抗冲击的800mpa级热轧汽车大梁钢及其稳定可复制的制备方法，以填补现有技术在经济性与极寒韧性匹配上的空白。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明旨在提供一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢及其制备方法，采用低碳+低nb-ti-cr复合微合金化体系，不添加mo、ni、v等贵重合金元素；通过tmcp两阶段控制轧制+层流控制冷却+卷取后堆垛缓冷的工艺协同调控，获得以准多边形铁素体、粒状贝氏体、少量珠光体及弥散分布m/a岛组成的显微组织，实现高强度、高塑性、高低温冲击韧性的综合匹配。

2、本发明所采用的技术方案是：一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其热轧汽车大梁钢以质量百分比计包含以下化学成分：c：0.06~0.13%、si：≤0.2%、mn：1.30~2.00%、n：≤0.008%、nb：0.02~0.05%、ti：0.04~0.12%、cr：0.2~0.7%，余量为fe及不可避免杂质；

3、制备方法包括：冶炼铸造→铸坯均匀化加热→两阶段控轧→层流控冷→卷取缓冷；

4、铸坯加热温度为1220~1250℃；粗轧开轧温度1150~1220℃，精轧开轧温度1000~1100℃，终轧温度830~890℃；轧后层流冷却速率20~40℃/s，卷取温度560~600℃；卷取后以≤20℃/h缓冷至室温；

5、所得钢材显微组织由准多边形铁素体、粒状贝氏体、少量珠光体及弥散分布的m/a岛组成；室温抗拉强度≥800mpa，屈服强度≥730mpa，断后伸长率≥17%，-40℃夏比冲击吸收功kv2≥100j。

6、优选地，所述化学成分优选为：c：0.07~0.08%、si：0.08~0.20%、mn：1.7~1.9%、nb：0.025~0.04%、ti：0.07~0.11%、cr：0.3~0.5%。

7、优选地，铸坯均匀化加热温度为1220~1250℃，保温时间2~3h。

8、优选地，两阶段控轧中，粗轧累计变形量≥50%，精轧道次4~7个且累计变形量≥80%；单道次压下率≥15%，热轧总压下率≥90%，未再结晶区轧制压下率≥40%。

9、优选地，终轧温度控制在830~870℃。

10、优选地，层流冷却后卷取温度为560~600℃，卷取后堆垛缓冷时间＞24h。

11、优选地，所得热轧钢板成品厚度为4~6mm。

12、优选地，准多边形铁素体有效晶粒尺寸3~5μm，珠光体体积分数≤10%。

13、一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢，由上述所述方法制备得到；以质量百分比计包含：c：0.06~0.13%、si：≤0.2%、mn：1.30~2.00%、nb：0.02~0.05%、ti：0.04~0.12%、cr：0.2~0.7%，余量为fe及不可避免杂质；组织为准多边形铁素体、粒状贝氏体、少量珠光体与弥散m/a岛；室温抗拉强度≥800mpa，屈服强度≥730mpa，断后伸长率≥17%，-40℃夏比冲击吸收功kv2≥100j。

14、一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢，用于重卡、消防车等特种新能源车辆的横梁、纵梁承重结构件。

15、与现有技术相比，本发明通过低碳成分设计+nb-ti-cr低成本微合金化+全流程tmcp精准控制，实现高强度与高低温韧性的协同提升，具有以下突出有益效果：

16、本发明采用低碳、低si、低nb-ti-cr体系，不添加mo、ni、v等昂贵合金，在保证800mpa级强度的前提下，大幅降低合金添加量与原材料成本，提升市场竞争力。

17、本发明通过控轧控冷与卷后缓冷协同调控，获得以准多边形铁素体+粒状贝氏体为主、少量珠光体+弥散细小m/a岛的稳定复合组织；铁素体晶粒尺寸3~5μm，有效细化晶粒、提升大角度晶界比例，显著抑制裂纹扩展。

18、本发明所得钢材室温力学性能满足：抗拉强度≥800mpa，屈服强度≥730mpa，断后伸长率≥17%；-40℃夏比冲击吸收功kv2≥100j，部分实施例可达137j，远优于现有同级别大梁钢，可满足极寒地区特种车辆安全使用要求。

19、本发明铸坯加热、两阶段控轧、层流冷却、卷取及缓冷参数明确可控，热轧总压下率≥90%，冷却速率20~40℃/s，卷取温度560~600℃，卷后冷速≤20℃/h，工艺稳定性高，适合现有热轧生产线批量生产。

20、表面质量与焊接性能良好

21、本发明采用低si设计，减少氧化铁皮粘附风险，提升成品板表面质量；低碳成分优化焊接性能，降低冷裂纹敏感性，适配汽车大梁焊接成型需求。

22、本发明可制备4~6mm规格高强韧大梁钢，在实现车身轻量化的同时，大幅提升承重结构件的低温抗冲击与抗疲劳性能，适用于重卡、消防车等新能源特种车辆横纵梁。

1.一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，所述热轧汽车大梁钢以质量百分比计包含以下化学成分：c：0.06~0.13%、si：≤0.2%、mn：1.30~2.00%、n：≤0.008%、nb：0.02~0.05%、ti：0.04~0.12%、cr：0.2~0.7%，余量为fe及不可避免杂质；

2.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，所述化学成分优选为：c：0.07~0.08%、si：0.08~0.20%、mn：1.7~1.9%、nb：0.025~0.04%、ti：0.07~0.11%、cr：0.3~0.5%。

3.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，铸坯均匀化加热温度为1220~1250℃，保温时间2~3h。

4.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，两阶段控轧中，粗轧累计变形量≥50%，精轧道次4~7个且累计变形量≥80%；单道次压下率≥15%，热轧总压下率≥90%，未再结晶区轧制压下率≥40%。

5.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，终轧温度控制在830~870℃。

6.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，层流冷却后卷取温度为560~600℃，卷取后堆垛缓冷时间＞24h。

7.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，所得热轧钢板成品厚度为4~6mm。

8.根据权利要求1所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢的制备方法，其特征在于，准多边形铁素体有效晶粒尺寸3~5μm，珠光体体积分数≤10%。

9.一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢，其特征在于，由权利要求1~8任一项所述方法制备得到；以质量百分比计包含：c：0.06~0.13%、si：≤0.2%、mn：1.30~2.00%、nb：0.02~0.05%、ti：0.04~0.12%、cr：0.2~0.7%，余量为fe及不可避免杂质；组织为准多边形铁素体、粒状贝氏体、少量珠光体与弥散m/a岛；室温抗拉强度≥800mpa，屈服强度≥730mpa，断后伸长率≥17%，-40℃夏比冲击吸收功kv2≥100j。

10.根据权利要求9所述的一种800mpa级低成本高韧性热轧汽车大梁钢，其特征在于，用于重卡、消防车等特种新能源车辆的横梁、纵梁承重结构件。