本钢QStE系列汽车结构用钢产品的开发

【摘要】本钢采用了Nb微合金化并复合微Ti处理技术，结合控轧控冷工艺，生产出QStE系列汽车结构用钢。QStE340～460TM系列汽车结构用钢的组织以铁素体与少量珠光体为主，晶粒尺寸较均匀；而QStE500TM系列汽车结构用钢组织为准多边形铁素体和贝氏体组织。过去一年本钢QStE系列汽车结构用钢产品性能稳定，为本钢创造了经济效益和显著地社会效益。

【关键词】汽车结构用钢；轧制工艺；金相组织

汽车行业的钢材消费量仅次于建筑和机械行业，拒不完全统计，2012年约4400万吨，2013年前11个月，汽车累计销售同比增长13.53%。中钢协预测在汽车消费增长与汽车减量化等因素综合作用下，到2015年，汽车用钢消费总量可达6200万吨[1]。

本钢作为国内主要汽车用钢生产厂商，在汽车用钢产品的研制和开发方面开展了大量工作，其中QStE系列汽车结构用钢作为本钢的主打产品，经过多年的优化设计已经成为市场认可度较高的代表性产品，其主要用于制造汽车纵梁、横梁、前后车桥、保险杠、底盘零件等结构件，需要承受一定的载荷，不但要求钢板具有强度高的特点，同时还要满足良好的冷冲压成型性、焊接性和耐疲劳性等。本钢以C-Mn钢为基础，添加Nb-Ti等微合金元素，结合控轧控冷工艺，研制开发QStE系列热轧汽车结构用钢，已取得良好的经济效益和社会效益。

1、产品成分设计

化学成分标准和力学性能要求相对宽松。结合本钢实际生产工艺以及技术装备水平，确定本钢QStE系列汽车结构用钢的化学成分如下：C含量0.07～0.08%、Si含量0.03～0.07%、Mn含量差别较大0.5～1.5%，另外添加适量的Nb和Ti。

为防止包晶反应QStE系列低碳钢碳的质量分数较低，一般≤0.10%，为满足强度要求采用Nb-Ti复合微合金处理技术。

2、生产工艺技术

提高钢水的洁净度是提高钢带的韧性、成形性能和抗疲劳性能的基础。为满足QStE系列汽车结构用钢的加工和使用要求，通过铁水预处理降低硫的质量分数，采用180t顶底复吹转炉及LF精炼处理技术来提高钢的洁净度。

QStE系列钢一般出炉温度1200～1250℃，进F1温度≥900℃，F7终轧温度860℃，采用前段连续冷却模式，依据产品规格、化学成分和力学性能的要求，结合产品的使用特点，制定卷取温度550～650℃。

3、检验结果及分析

3.1力学性能

本文对过去一年生产的QStE系列汽车结构用钢的力学性能进行统计分析，结果如表1和图1所示。产品各方面性能均满足QStE系列汽车结构用钢的标准要求，实现了高强度、高韧性的目标，同时产品性能稳定。这主要归因于Nb-Ti复合技术。

Nb是提高奥氏体再结晶温度最有效的合金元素，与轧制工艺结合可得到细化的组织，从而得到高强度、高韧性以及良好的冷弯性能[2]。而钢中添加Ti主要为了细化凝固组织，同时在加热过程中，细小TiN析出相可以有效阻碍奥氏体的长大[3]。此外，微量Ti具有显著地固氮作用，从而间接提高Nb微合金化作用[4]。通过合理的加热、控制轧制及冷却工艺等对最终组织和性能进行优化控制，制备出具有较高的强度、良好韧性和成形性能的QStE系列汽车结构用钢。

3.2金相组织

研究对过去一年内每次生产的QStE系列汽车结构用钢取样分析。金相分析结果表明，经Nb-Ti微合金化处理，QStE340～460TM系列汽车结构用钢的组织以铁素体与少量珠光体为主，晶粒尺寸较均匀，无混晶组织。而QStE500TM系列汽车结构用钢组织为准多边形铁素体和贝氏体组织。其晶粒尺寸如表2所示。

过去一年本钢共生产和销售QStE系列汽车结构用钢3.8万吨左右，用户使用后反馈信息显示，本钢QStE系列汽车结构用钢力学性能稳定，加工性能良好。如今本钢QStE系列汽车结构用钢已成为一个品牌，受到市场的高度认可。

4、结语

本钢集团依托其独有的矿产资源，以及国际先进的2300mm热轧机组，采用Nb微合金化并复合微Ti处理技术成功开发出QStE系列汽车结构用钢，不但具有较高的强度和韧性，而且具有良好的成形性能，各项机能均满足标准要求。

QStE340～460TM系列汽车结构用钢的组织以铁素体和少量珠光体为主，晶粒尺寸较均匀，无混晶组织；而QStE500TM系列汽车结构用钢组织为准多边形铁素体和贝氏体组织。

市场反馈信息显示，本钢QStE系列汽车结构用钢产品性能稳定，同时因其具备良好的冷冲压成型性、焊接性和耐疲劳性等获得客户的一致好评。