含钒高强度汽车板冲击韧性研究

李鸿岩① LI Hong-yan；牛海山② NIU Hai-shan

（①抚顺市政府投资评审中心，抚顺 113001；②辽宁石油化工大学矿业工程学院，抚顺 113001）

（①Fushun Government Investment Review Center，Fushun 113001，China；

②School of Mining Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China）

摘要： 本文采用超级钢生产工艺，通过两次工业实验，系统地分析研究了含钒高强度汽车板的冲击韧性。

Abstract: Using the super steel production process, through two industrial experiments, this article systematically analyzes and researches the impact toughness of vanadium high strength automobile plate.

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关键词 ： 冲击韧性；高强度汽车板；韧脆转变温度

Key words: impact toughness；high strength automobile plate；ductile brittle transition temperature

中图分类号：TG335.5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）34-0078-02

作者简介：李鸿岩（1969-），男，辽宁抚顺人，高级工程师，主要从事材料成型及有限元方面研究。

0 引言

为了研究含钒高强度汽车板冲击韧性，以中强度汽车大梁板P510L为中间坯，采用超级钢生产工艺，进行了两次工业实验，生产高强度汽车板P590L，对工业实验生产的高强度汽车板用钢母材进行了－40℃低温冲击试验和低温系列冲击试验，根据其冲击功－温度曲线确定低温韧脆转变温度。

1 实验装置与方法

本文依据国家标准GB/T229-1994《金属夏比缺口冲击试验方法》，以JBW-500屏幕式冲击试验机为试验装置。图1为冲击试验中所使用的夏比V型缺口试样，其尺寸为3mm（h）×10mm（w）×55mm（l）。第一次实验时，将实验温度设置为-40℃，保证取样与轧制方向呈横向（90°方向），并将试样放于加入干冰的酒精中进行冷却。进行第二次实验时，将温度控制在-70℃以上，同时在室温至-80℃之间取6个温度点，并保证冲击试验的温度在-70℃以。取样时，取样方向与轧制方向分别呈纵向（0°方向）、横向（90°方向）、斜向（45°方向），各方向均取样一次。取样完成后，即可将试样放入加完干冰的酒精中冷却。

在实验时，必须保证足够的冷却时间，同时采用过冷试样的方式补偿温度损失。为进一步减小数据误差，提高实验的精确度，在实验时每个温度点都选取了2-3支试样进行冲击，最后计算其平均值作为冲击功。

2 实验结果与分析

表1为工业实验生产的高强度汽车板用钢试样－40℃冲击试验冲击功值。

表2为工业实验生产的高强度汽车板用钢，通过低温系列冲击试验测定的不同温度下冲击功值。

据资料介绍，一般C含量为0.11％～0.20％的铁素体-珠光体钢的低温韧脆转变温度在-50℃左右。通过实验可知工业生产高强度汽车用钢的低温韧脆转变温度低于这一数值。

分析其降低的原因如下：

2.1 化学成分的影响

根据研究成果，几种相关合金元素对低碳钢低温韧脆转变温度的影响规律如图2[3]。钢中的金属Mn可以有效地提高韧性；而Si、S、P等杂质会降低脆断应力，因此减少这些杂质的含量可以有效提高韧性。

工业实验生产高强度汽车板用钢中的金属Mn含量较高，对韧脆转变温度的降低有一定作用。并且S、P、Si及杂质含量较低，所以最大程度地消除了它们对韧性的不良影响。一般Si、Mn（Mn含量1.20%，Si含量70%）钢，从图3可以看出它们的韧脆转变温度在-50℃以上。而本实验结果得出的韧脆转变温度要低于-70℃。分析其原因，是由于钢中含有微量元素V、Ti。钒、钛形成高温下稳定的氮化物，由于形成VN、TiN而消除了钢中的自由氮，对钢的韧性是益的。稳定的细小弥散氮化物质点能防止通过反复再结晶而细化奥氏体。

2.2 晶粒尺寸的影响

3 结论

①高强度汽车板具有良好的冲击韧性，由于晶粒的细化，而降低了韧脆转变温度。②钢中S、P、Si等杂质含量的降低以及金属Mn、V、Ti的存在有利于低温韧脆转变温度降低，使低温韧性提高。低温韧脆转变温度的降低是化学成分、微观组织综合作用的结果。

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参考文献：

[1]王利，陆匠心.宝钢高强度汽车板技术进展[J].宝钢技术，12，2009：36-37.

[2]康永林.汽车板的研究开发现状及发展趋势[J].鞍钢技术，2003，6：1-7.

[3]赵志华.低碳钢晶粒细化后的力学性能研究[D].沈阳：东北大学，2005.