專利名稱：：一種汽車用高強度防撞管及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及一種高強度小口徑薄壁鋼管，特別涉及一種汽車用高強度防撞管及其制造方法。
背景技術：
：汽車為了增加車門的剛度，車門內大都安裝有防撞管。由高強度鋼制成的防撞管形成第一道抗碰撞的屏障，可將側面或前面的撞擊載荷均勻地傳遞到車身的主要構件上。近年來，隨著對汽車安全性能的要求越來越高，對汽車用高強度防撞管的要求不斷增加，主要是向高性能、高強度材料發展，同時需保證焊接性能。由于具有超細晶粒的鋼可以同時提高鋼的強度和韌性，因此目前主要采用制管+高頻感應淬火工藝得到超細晶粒組織的鋼管，從而實現超高強度和良好韌性。目前汽車防撞管的制管工藝是采用鋼板焊接制管工藝，控制鋼板軋制后的巻曲溫度使其具有良好的加工性和均勻細化的初始晶粒，將熱軋板剪切后，采用焊管工藝制管，然后進行高頻感應淬火+低溫回火的熱處理。該工藝由于采用焊接制管工藝，其焊縫及熱影響區在高頻感應淬火后無法得到超細晶粒，該區域的強度比鋼管母材低30%左右，從而導致整管性能下降。高頻感應淬火工藝通過快速感應加熱，讓鋼奧氏體化過程中晶粒來不及長大肘就及時冷卻，從而得到超細晶的組織。感應加熱過程中，加熱溫度過高或加熱時間過長，會導致晶粒長大明顯；加熱溫度過低或加熱時間過短，會導致鋼管外表晶粒細小，內表由于奧氏體化不完全，保留原始粗大晶粒。晶粒的粗大或不均勻都無法得到超高強度和良好的韌性。因此為了既保證鋼管加熱均勻，又不因為過長的加熱時間導致晶粒長大，一般汽車防撞管的壁厚小于2mm。3現有汽車防撞管如日本專利JP04063242A、JP04063227A、JP04116138A所公開的，其專利的化學成分為C0.150.25，Si《0.5，Mn0.81.5，Ti《0.04，B《0.0035，N《0.0080，Cr《0.50，Ni《0.50，Mo《0.50禾Q余Fe。其采用鋼板焊管工藝制成鋼管，通過高頻淬火后其強度可達到1176Mpa，延伸性能達到10%，其高頻感應淬火后平均晶粒等效直徑為7.5um左右，強度和韌性不夠高，焊縫及熱影響區的強度低，滿足不了當今汽車越來越高的安全性能要求。對于汽車防撞管鋼種的設計來說，主要是要保證高頻感應淬火后得到均勻的超細晶粒，從而實現超高強韌性能；同時低的碳當量以保證焊接性能。增加鋼管的厚度可以進一歩提高汽車防撞管的沖擊性能，現有汽車防撞管主要通過添加微量的B、Ti和選擇性添加適量的Cr、Ni、Mo，在高頻淬火過程中，這些元素與C、N的析出物由于數量少、尺寸大，不能充分抑制晶粒長大速度，尤其對于壁厚大于2mm的鋼管，由于無法充分抑制晶粒長大速度，其不能得到內外表組織均勻，平均晶粒等效直徑小于6ym的超細晶粒，從而無法實現超高強度和好的韌性。
發明內容本發明的目的是提供一種汽車用高強度防撞管及其制造方法，既滿足鋼管內外表加熱均勻，又可以充分抑制晶粒長大速度，得到超高強度、韌性好的汽車防撞管；同時不會由于碳當量的增加，降低焊接性能。為達到上述目的，本發明的技術方案為一種汽車用高強度防撞管，其化學成分質量百分比為C0.150.25Mn0.81.5Si0.20.5Ti0.010.04B0.00卜0.004V0.050.150.008<N《0.0154余量為Fe和不可避免的雜質。進一步，其成分還包括，0<Cr《0.5，按質量百分比計。C是碳化物形成元素，可以提高鋼的強度，小于0.15%時效果不明顯，大于0.25%時會大大降低鋼的焊接性能。Mn有利于消除S的有害作用，又有利于脫氧，但發現當Mn量小于0.8%時作用較小。當Mn含量操作1.5%后，淬透性提高很大，但熱軋時韌性變壞，以致影響鋼管的生產，因此Mn含量控制在0.81.5。/。之間。Ti能夠細化晶粒，形成碳化物，提高鋼的強度和韌性。但含量超過0.04%時，其效果增加就不明顯了。同時因為其價格很高，所以要限制使用量。B能明顯提高鋼的淬透性，并且能夠避免磷在晶界的偏析，從而有效提高綜合性能。含量小于0.001%時，效果不明顯，但大于0.004%時，鋼流動性增大，給連鑄帶來困難。V有利于細化奧氏體晶粒并起到彌散析出強化，提高鋼的強度和韌性；小于0.05%其效果不明顯，但含量超過0.15%時，其效果增加就不明顯了，同時會增加生產成本。N可以提高鋼的強度，尤其在冷卻速度加快時，效果更加明顯；N含量小于等于0.008%時效果不明顯，大于0.015%會形成較大碳氮化物夾雜，降低鋼的性能。N和C配合使用，可以在有效降低碳當量，提高焊接性能的情況下提高強度。Cr是一種強化元素，可以提高鋼的強度和回火穩定性。此外可以降低碳的活度，防止加熱、軋制和熱處理過程中的脫碳行為，因此增加了質量可靠性。超過0.5%時，會導致生產成本的增加。本發明汽車用高強度防撞管的制造方法是'a)其化學成分質量百分比為C0.150.25、Mn0.81.5、Si0.20.5、Ti0.010.04、B0.0010.004、V0.050.15、0.008<N《0.015、余量為Fe和不可避免的雜質；b)按上述成分冶煉、鑄造成鋼錠；c)采用穿孔+冷軋或冷拔工藝制成無縫鋼管；d)對鋼管進行正火+高頻感應淬火+退火工藝的熱處理，正火溫度為5800°C900°C，保溫時間為1040分鐘，冷卻方式為空冷；高頻感應淬火的加熱時間在2~4秒之間，高頻感應淬火加熱溫度在900°C95(TC之間，冷卻方式為水冷；退火溫度為15(TC250。C，保溫時間為0.54小時，冷卻方式為空冷。又，其成分還包括，0<Cr《0.5，按質量百分比計。無縫鋼管壁厚小于等于2.5mm，而一般汽車防撞管的壁厚小于2mm，本發明鋼管最大壁厚可以達到2.5mm。高頻感應加熱時間長對組織均勻有利，但對晶粒細化不利，且壁厚越厚，保證組織均勻所需的加熱時間越長，對抑制晶粒長大更加不利。本發明復合添加0.050.15%的釩和0.0010.004%的硼，高頻淬火過程中，釩、硼的碳氮化物彌散的小顆粒能對奧氏體晶界起釘扎作用，阻礙奧氏體晶界的遷移，阻止奧氏體晶粒長大的作用。在成分中還增加了氮的含量，使處于固溶態的釩轉變成析出態的釩，充分發揮了釩的沉淀強化作用；促進V(C、N)在奧氏體向鐵素體轉變期在相界面的析出，有效阻止了鐵素體晶粒的長大，同時由于晶內有V(C、N)的析出，該質點可以作為鐵素體形核的質點，促進晶內鐵素體的形成。這樣最大壁厚為2.5mm的鋼管在高頻感應加熱時，既能保證加熱均勻，又可以充分抑制晶粒長大，得到均勻超細晶組織、超高強度、韌性好的汽車防撞管。本發明的有益效果，相對于現有汽車防撞管，本發明可以生產出最大壁厚為2.5mm的汽車防撞管，其既能保證高頻感應加熱均勻，又可以充分抑制晶粒長大，得到具有均勻超細晶組織、超高強度、韌性好的汽車防撞管。圖1為本發明一實施例防撞管鋼的金相組織照片，其晶粒的平均晶粒效直徑小于6tim。具體實施例方式本發明實施例的冶煉澆鑄按常規技術進行，采用穿孔+冷軋(冷拔)工藝制成壁厚為2.5mm的無縫鋼管；對比例分別為采用穿孔+冷軋(冷拔)工藝生產的微合金鋼鋼管；對比例為采用鋼板焊管工藝生產的專利JP04063242A、JP04063242A、JP04063227A化學成分范圍內的鋼管，鋼管壁厚都為2mm。將上述鋼管進行820度正火后空冷；然后進行高頻感應淬火。本發明實施例與對比例的化學成分表1，制造工藝見表2，高頻感應淬火后采用水冷；最后進行退火，退火溫度為200度，保溫時間l小時，出爐后空冷。就本發明實施例與對比例的強度、延伸率、20度沖擊韌性、內外表硬度及平均晶粒等效直徑值進行對比，表3顯示了本發明實例與對比例的性能值。圖1為本發明一實施例防撞管鋼的金相組織照片，其晶粒的平均晶粒等效直徑小于6um。表l本發明實施例與對比例化學成分單位質量百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3本發明實施例與對比例的性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>對比例31250105512.57836.539.68.27.9對比例4118098413.57635.437.98.98.4對比例51165980126934.937.89.49.0對比例613251134128437.941.87.87.4綜上所述，按照本發明生產鋼管的最大壁厚可以達到2.5mm，鋼管內外表晶粒均勻，平均晶粒等效直徑小于6um，強度達到1300Mpa以上，延伸率達到12%以上。9權利要求1.一種汽車用高強度防撞管，其化學成分質量百分比為C0.15～0.25Mn0.8～1.5Si0.2～0.5Ti0.01～0.04B0.001～0.004V0.05～0.150.008<N≤0.015余量為Fe和不可避免的雜質。2.如權利要求1所述的汽車用高強度防撞管，其特征是，還包括，0<Cr《0.5，按質量百分比。3.如權利要求1所述的汽車用高強度防撞管的制造方法，包括如下步驟a)其化學成分質量百分比為C0.150.25、Mn0.81.5、Si0.20.5、Ti0.010.04、B0.0010.004、V0.050.15、0.008<N《0.015、余量為Fe和不可避免的雜質；b)按上述成分冶煉、鑄造成鋼錠；c)采用穿孔+冷軋或冷拔工藝制成無縫鋼管；d)對鋼管進行正火+高頻感應淬火+退火工藝的熱處理，正火溫度為800°C900°C，保溫時間為1040分鐘，冷卻方式為空冷；高頻感應淬火的加熱時間在24秒之間，高頻感應淬火加熱溫度在900。C95(TC之間，冷卻方式為水冷；退火溫度為150°C250°C，保溫時間為0.54小時，冷卻方式為空冷。4.如權利要求3所述的汽車用高強度防撞管的制造方法，其特征是，其成分還包括，0<Cr《0.5，按質量百分比計。5.如權利要求3所述的汽車用高強度防撞管的制造方法，其特征是，無縫鋼管壁厚小于等于2.5mm。全文摘要一種汽車用高強度防撞管及其制造方法，a.其化學成分質量百分比為C0.15～0.25、Mn0.8～1.5、Si0.2～0.5、Ti0.01～0.04、B0.001～0.004、V0.05～0.15、0.008＜N≤0.015、余量為Fe和不可避免的雜質；b.上述成分冶煉、鑄造成鋼錠；c.采用穿孔+冷軋或冷拔工藝制成鋼管；d.對鋼管進行正火+高頻感應淬火+退火工藝的熱處理，正火溫度800～900℃，保溫時間10～40分鐘；高頻感應淬火加熱時間2～4秒，淬火加熱溫度900～950℃；退火溫度150～250℃，保溫時間0.5～4小時。本發明可以生產出最大壁厚為2.5mm的汽車防撞管，其既能保證高頻感應加熱均勻，又充分抑制晶粒長大，具有均勻超細晶組織、超高強度、韌性好等優點。文檔編號C21D9/08GK101497960SQ20081003316公開日2009年8月5日申請日期2008年1月28日優先權日2008年1月28日發明者杰洪,王起江申請人:寶山鋼鐵股份有限公司