一种汽车大梁钢及其制备方法、用途与流程

本技术涉及冶金，尤其涉及一种汽车大梁钢及其制备方法、用途。

背景技术：

1、汽车大梁钢是商用车和乘用车底盘结构的关键材料，主要用于制造纵梁、横梁、边梁、前后车桥和保险杠等承重结构件。大梁钢须具备高强度、高疲劳性能、良好的冷成形性能和焊接性能，以满足复杂载荷工况下的使用要求。随着汽车轻量化和安全性能要求的不断提升，大梁钢的强韧性匹配和耐疲劳性能已成为衡量大梁钢综合性能的重要指标。

2、目前，以商用车纵梁和横梁为代表的汽车大梁钢多采用普通热轧钢板或热轧酸洗钢板，大梁钢表面需通过涂漆方式提高防腐性能。然而，大梁钢表面的漆膜在雨雪、日晒等干湿交替环境下容易剥落，导致钢基体直接暴露在大气环境中发生腐蚀，显著缩短大梁钢的使用寿命。近年来，部分钢铁企业开发了耐候大梁钢，通过添加cu、cr、mo和ni等合金元素提高耐大气腐蚀性能。但按当前合金价格计算，大梁钢中每单独添加0.1%的cu、cr、mo或ni，将增加成本60元/吨~300元/吨，导致大梁钢生产成本大幅提高，限制了耐候大梁钢的推广应用。

技术实现思路

1、本技术提供了一种汽车大梁钢及其制备方法、用途，以解决如下技术问题：如何在不添加昂贵合金元素的前提下，提高汽车大梁钢的耐蚀性能。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种汽车大梁钢，所述大梁钢包括钢基体和附着于所述钢基体至少部分表面的镀层；

3、以质量分数计，所述钢基体的化学成分为：c：0.06%~0.12%，si：0.02%~0.08%，mn：1.0%~1.5%，al：0.02%~0.06%，nb≤0.05%，ti：0.03%~0.09%，b≤0.002%，p≤0.015%，s≤0.003%，其余为fe及不可避免的杂质；

4、以面积率计，所述大梁钢的显微组织包括：铁素体：85%~95%，珠光体：5%~15%，且分布于所述铁素体基体和所述铁素体晶界处的碳化物≤2%，所述铁素体的晶粒度≥12级。

5、可选的，所述大梁钢满足如下至少一种性能：抗拉强度≥610mpa，断后延伸率≥23%；

6、180°冷弯试验满足压头直径d不大于1.0倍钢板厚度a时所述钢基体和所述镀层均无开裂。

7、可选的，以质量分数计，所述nb为0.01%~0.05%，和/或，所述b为0.001%~0.002%，和/或，所述p为0.005%~0.015%。

8、可选的，所述镀层为纯锌镀层、锌铝镁镀层或zn-fe合金镀层。

9、第二方面，本技术实施例提供了一种第一方面中所述的大梁钢的制备方法，所述方法包括：

10、得到具有如下所述化学成分的板坯：c：0.06%~0.12%，si：0.02%~0.08%，mn：1.0%~1.5%，al：0.02%~0.06%，nb≤0.05%，ti：0.03%~0.09%，b≤0.002%，p≤0.015%，s≤0.003%，其余为fe及不可避免的杂质；

11、将所述板坯依次进行加热、粗轧、精轧、轧后冷却和卷取，得到热轧板卷；

12、将所述热轧板卷开卷，后将所述热轧板卷进行酸洗以去除氧化铁皮，得到酸洗板；

13、将所述酸洗板进行连续热镀锌、连续热镀锌铝镁或合金化镀锌，得到具有表面镀层的厚度为1.8mm~6.0mm的大梁钢。

14、可选的，所述加热的温度为1240℃~1270℃。

15、可选的，所述粗轧的开轧温度为1080℃~1150℃，所述粗轧的结束温度为1020℃~1090℃。

16、可选的，所述精轧的开轧温度为970℃~1040℃，所述精轧的终轧温度为860℃~940℃。

17、可选的，所述轧后冷却包括前段层流水冷和后段空冷；所述前段层流水冷的冷却速率为20℃/s~50℃/s，所述前段层流水冷的终冷温度为620℃~720℃。

18、可选的，所述卷取的温度为570℃~670℃。

19、可选的，所述连续热镀锌包括：将所述酸洗板由室温预热至210℃~230℃，以2℃/s~4℃/s的速率加热至650℃，在650℃保温10s~20s进行预氧化，以1℃/s~3℃/s的速率加热至740℃~780℃，在740℃~780℃均热保温60s~120s，以2℃/s~4℃/s的速率缓冷至670℃~690℃，以8℃/s~20℃/s的速率快冷至450℃~470℃，浸入460℃的锌液进行镀锌，后冷却至室温，得到具有纯锌镀层的高耐蚀汽车大梁钢。

20、可选的，所述连续热镀锌铝镁包括：将所述酸洗板由室温预热至210℃~230℃，以10℃/s~30℃/s的速率加热至650℃~690℃，在650℃~690℃均热保温30s~80s，以5℃/s~20℃/s的速率冷却至430℃~450℃，浸入440℃的锌铝镁溶液进行镀锌铝镁，后冷却至室温，得到具有锌铝镁镀层的高耐蚀汽车大梁钢。

21、可选的，所述合金化镀锌包括：将所述酸洗板由室温预热至210℃~230℃，以2℃/s~8℃/s的速率加热至740℃~780℃，在740℃~780℃均热保温60s~120s，以3℃/s~10℃/s的速率缓冷至670℃~690℃，以15℃/s~25℃/s的速率快冷至450℃~470℃，浸入460℃的锌液进行镀锌，后在510℃~530℃进行合金化处理20s~35s，再冷却至室温，得到具有zn-fe合金镀层的高耐蚀汽车大梁钢。

22、第三方面，本技术实施例提供了一种第一方面中所述的大梁钢在制造商用车结构件中的用途，所述商用车结构件包括纵梁、横梁和边梁中的至少一种。

23、本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

24、本技术实施例提供了一种汽车大梁钢及其制备方法、用途，所述大梁钢包括钢基体和附着于所述钢基体至少部分表面的镀层；以质量分数计，所述钢基体的化学成分为：c：0.06%~0.12%，si：0.02%~0.08%，mn：1.0%~1.5%，al：0.02%~0.06%，nb≤0.05%，ti：0.03%~0.09%，b≤0.002%，p≤0.015%，s≤0.003%，其余为fe及不可避免的杂质；以面积率计，所述大梁钢的显微组织包括：铁素体：85%~95%，珠光体：5%~15%，且分布于所述铁素体基体和所述铁素体晶界处的碳化物≤2%，所述铁素体的晶粒度≥12级。通过严格控制钢基体中有害元素p和s的质量分数，使p的质量分数≤0.015%、s的质量分数≤0.003%，并合理配比mn元素与nb和ti微合金化元素，使mn元素的质量分数为1.0%~1.5%，在有效提升大梁钢强度的同时，避免了因合金元素添加过多导致的成本上升和焊接性能劣化。nb和ti在大梁钢中形成细小碳氮化物，该类析出相既能细化晶粒、改善组织均匀性，又能降低夹杂物对腐蚀性能的负面影响。上述成分设计思路直接从源头减少了腐蚀诱发因素，为后续镀层工艺提供了洁净、均匀的钢基体表面，从而在不添加昂贵合金元素的约束条件下，实现了钢基体自身耐蚀性能的基础保障。此外，镀层的引入是进一步提升大梁钢耐蚀性能的关键手段。在钢基体表面附着纯锌镀层、锌铝镁镀层或zn-fe合金镀层，通过两种机制实现腐蚀防护：锌层作为牺牲阳极，对钢基体提供阴极保护作用，锌层优先腐蚀自身以保护钢基体；锌腐蚀生成的致密产物层能够有效阻挡水分、氧气和腐蚀性介质的渗透，形成物理屏障。本发明将si的质量分数严格控制在0.02%~0.08%的低水平，有效避免了高si质量分数导致的热镀锌表面质量问题，确保了镀层与钢基体的良好结合力。同时，组织中铁素体的面积率为85%~95%，珠光体的面积率为5%~15%，该铁素体为主、珠光体为辅的配比设计使大梁钢具有良好的冷成形性能，保证了镀层在后续冲压、弯曲等加工过程中的完整性，镀层不易开裂或剥落。

25、综上，通过从钢基体化学成分上减少腐蚀诱发因素并优化表面质量，同时利用低成本镀层工艺提供主动腐蚀防护和被动腐蚀防护的双重保护机制，最终实现了大梁钢高强度、高塑性、优良冷成形性能与高耐蚀性的协同统一。上述技术路径有效规避了传统方案中耐蚀性能提升与合金成本增加之间此消彼长的制约关系，为低成本高耐蚀汽车大梁钢的开发提供了可行的工程解决方案。