加热工艺对AG610L性能影响的研究

刘社牛 张振申 黄 重 琚艳军

(安阳钢铁集团有限责任公司)

加热工艺对AG610L性能影响的研究

刘社牛 张振申 黄 重 琚艳军

(安阳钢铁集团有限责任公司)

研究了加热温度为1130℃和1180℃的不同加热工艺，对汽车大梁钢AG610L力学性能的影响。结果表明：工艺为加热温度1130℃的钢卷比加热温度为1180℃的屈服强度低27.5M Pa，抗拉强度低35MPa。板坯加热温度低，将使NbC不能完全溶解到奥氏体中，起不到强化作用，导致钢强度的降低。

加热温度AG610L 微合金化 固溶

0 前言

汽车大梁钢板主要用于汽车车架纵梁、横梁等结构件，要求钢材不仅有高的强度，还要有良好的塑性和焊接性以及优良的冷弯性能。随着汽车工业的发展，在保持较高韧性的基础上，提高汽车大梁钢板的强度，是汽车板需求、开发的主体方向。降低碳含量，采用Nb、V、Ti等微合金化和控轧控冷工艺，是提高钢的强度和保持韧性的主要措施。根据此理论，成功在安钢1780mm热连轧机组开发了高强度汽车大梁钢AG610L。合理的加热制度是微合金化钢控制轧制的首要条件，因此，研究加热温度对AG610L性能的影响是十分必要的。

1 AG610L的技术条件

AG610L是安阳钢铁公司根据用户的要求而开发的高强度汽车大梁板，主要厚度范围为2.0mm～10.0mm。AG610L主要的技术条件见表1。

表1 AG610L的技术条件

2 加热工艺对AG610L性能的影响

根据 AG610L的技术条件，采用了低碳、Nb、V微合金化和控轧控冷的生产工艺。加热温度是控轧控冷工艺的重要一环，对微合金化钢的力学性能有着显著的影响。为了研究加热温度对该钢性能的影响，在安钢1780mm热连轧生产线进行了不同加热温度的AG610L生产试验。为试验钢的熔炼化学成分见表2。

表2 AG610L的熔炼化学成分 ％

安钢第二炼轧厂1780mm热连轧机组，现有3座蓄热步进梁式加热炉，加热炉全长43.5 m，分为热回收段、一加热段、二加热段、均热段，所用燃料为安钢自产的高焦混合煤气，配比为 7∶3，额定的煤气消耗量为49500 Nm3/h，控制系统采用了计算机自动系统，能够将炉温控制在50℃以内。试验进行了两种加热工艺的对比试验，加热的工艺参数如表3所示。

表3 加热工艺试验参数 ℃

3 结果讨论与分析

3.1 试验结果

为了减少化学成分的影响，试验采用了同一炉钢，钢坯厚度为230mm，在炉总时间控制在200～230min以内。每个工艺试验了2卷，不同工艺间插入普通碳素结构钢 Q235B，以使加热工艺能够达到预定的目标。轧制工艺参数设定为，精轧终轧温度820±20℃，卷取温度600±20℃。对不同加热工艺的钢卷取样进行力学性能检验，检验结果如表4所示。

表4 不同加热工艺的AG610L力学性能

从表4可以看出，两种工艺生产的钢卷均满足AG610L的力学性能，但是加热工艺1生产的钢卷，强度比加热工艺2的偏低。其中平均屈服强度降低27.5M Pa；平均抗拉强度降低35mPa。

3.2 讨论与分析

AG610L主要采用了 Nb、V微合金化的成分体系。微合金化元素在钢中应用的基本原理在于其在钢中的固溶、偏聚和沉淀作用，尤其是微合金元素与碳、氮交互作用，产生了诸如晶粒细化、析出强化、再结晶控制、夹杂物改性等一系列的次生作用[1]。

Nb、V均是强碳化物形成元素，能够提高钢的强度。但是它们作用的微观机理是不同的。V在微合金钢中形成中间相VC，VC在奥氏体中的溶解度较高，但在铁素体中的溶解度很低，因此在奥氏体向铁素体转变过程中，VC在相间和铁素体中的析出，产生强化作用。Nb可形成细小的的碳化物和氮化物，可提高奥氏体的再结晶温度，保持形变效果从而细化铁素体晶粒。Nb、V的微合金化效果均是通过碳化物的溶解和析出来实现的，合理的加热温度是保证Nb、V碳化物的溶解而且不能使奥氏体的晶粒过分粗大。

Nb、V在AG610L中的化合物将以碳化物形式存在。M n对 Nb固溶的W agner相互作用参数较大，而AG610L的M n含量达到1.55％，因此必须考虑M n对NbC在奥氏体固溶度公式的影响；综上所述，Nb、V的碳化物的固溶度方程可以由下式表示[2]：

将[M n]=1.55％代入(2)式，可得：

将AG610L的化学成分 C、V、Nb含量分别代入上式，可以得到 VC的完全固溶温度为 755℃，而NbC的完全固溶温度达到了1177℃。比较这两种加热工艺，工艺1的一加热段温度比工艺2的低 80℃，二加热段和均热段温度低40℃～50℃，在炉时间相差不多，因此板坯的实际温度相差就会比较大。由于加热炉内的热电偶只能检测到炉内气氛的温度，而出炉侧的检测条件较为恶劣，并且板坯表面覆盖着较厚的氧化铁皮，无法真实反映出板坯的实际温度，通常都采用粗轧末架出口温度作为控制板坯加热温度的参考值。本次试验粗轧采用了 7道轧制，从加热炉出炉到粗轧结束温降达到120℃左右，工艺1和工艺2的粗轧出口钢温分别为1008℃和1056℃，由此推算加热温度分别为1130℃和1180℃。

根据以上分析可以看出，工艺1的加热温度下，NbC未能全部溶解；而工艺2的加热温度下，NbC就会全部溶解到奥氏体中。根据公式 (3)可以计算出工艺1温度下有0.023％的Nb溶解到奥氏体中，而0.022％的Nb仍以NbC形式存在。正是由于工艺1的加热温度较低，NbC未能完全溶解，而未溶 NbC的颗粒比较粗大，在轧制过程中不能起到钉轧晶界的作用，对强度没有贡献，只有奥氏体中溶解的NbC，才能以较小的析出，起到强化作用。综上所述，工艺1的Nb约有50％未固溶到奥氏体中，未起到强化作用，因而较工艺2的强度低。

4 结语

对于Nb、V微合金钢化的AG610L钢种，VC的奥氏体溶解温度较低，而NbC的奥氏体溶解温度很高。制定加热工艺时应主要考虑 NbC的溶解温度，保证NbC全部溶解，才能充分发挥 Nb微合金的强化作用，达到提高强度的目的。

[1]齐俊杰，黄运华，张跃.微合金化钢.北京：冶金工业出版社，1993：1-3.

[2]雍岐龙.钢铁材料中的第二相 (第三章)[M].北京：冶金工业出版社，2006：28-30.

STUDY ON EFFECTS O F AG610L AO TOM OB I LE FRAM ES BY D IFFERENT HEAT ING TECHNOLOGY

L iu Sheniu Zhang Zhenshen Huang Zhong Ju Yan jun (A nyang Iron＆Steel Group Co.，L td)

A ffect onmechanical p ropertiesofAG610L automobile fram e by different heating temperature between1130℃ and1180℃.The resu lt indicate：yield strength of coils by heating temperature1130℃is lower27.5M Pa than by heating temperature1180℃，and tensile strength is lower35mPa.If slab is heated lower temperature，NbC can not be comp letely disso lved into austenite，can not strengthen the steel and reduce the strength.

Heating temperature AG610Lmicro alloyed So lid so lution

＊联系人：刘社牛，高级工程师，河南.安阳(455004)，安阳钢铁集团有限责任公司技术中心；

2010—2—23