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CN114058942B - 一种扭力梁用钢板及其制造方法、扭力梁及其制造方法 - Google Patents

一种扭力梁用钢板及其制造方法、扭力梁及其制造方法 Download PDF

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CN114058942B CN202010765528.3A CN202010765528A CN114058942B CN 114058942 B CN114058942 B CN 114058942B CN 202010765528 A CN202010765528 A CN 202010765528A CN 114058942 B CN114058942 B CN 114058942B
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Abstract

本发明公开了一种扭力梁用钢板及其制造方法，以及扭力梁及其制造方法，其中扭力梁用钢板的化学成分质量计为：C：0.04‑0.085％，Si：0.02‑0.5％，Mn：1.3‑1.8％，Cr：0.15‑0.5％，Mo：0.12‑0.30％，Nb：≤0.058％，V：≤0.15％，Ti：≤0.02％，Al：0.02‑0.1％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.005％；余量为Fe和不可避免杂质，其中，所述钢板中含有Nb、V中的一种或者两种，且满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％。本发明的扭力梁用钢板能够在保证高强度的同时获得优异的延伸率和冷弯性能，符合制作扭力梁轻量化的要求。

Description

一种扭力梁用钢板及其制造方法、扭力梁及其制造方法
技术领域
本发明涉及钢铁领域，特别涉及一种扭力梁用钢板、扭力梁用钢板的制造方法以及扭力梁的制造方法。
背景技术
扭力梁由于结构简单，占用空间小，成本低等优点，在A级车，MPV以及新能源汽车中得到广泛的应用。传统扭力梁结构为开口型扭力梁，其板厚一般为6mm以上，单件重量15kg以上，另外为了提高车型刚度要求，一般在扭力梁内部增加一根稳定杆，导致扭力梁总成重量达到20kg。封闭式扭力梁单件重量一般不超过10kg且中间无需拉杆，符合汽车轻量化理念，在环保和强量化的趋势下，国内汽车后桥已逐步向封闭式扭力梁过度。
目前封闭式扭力梁主要有热冲压和冷成型两种路径。
热冲压的特点是将钢管冲压成型成异形截面后加热到高温920-940℃并进行保温，再进行淬火处理，加热温度需要到相变点温度以上，而且需要用于防止氧化皮的气氛控制，因此工序成本较高，同时高温热处理容易使管件变形，容易产生尺寸偏差，存在后续装配的问题。同时《管状扭力梁横梁性能的对比研究》研究表明，热冲压材料与冷冲压材料相比，由于焊接后焊缝热影响区域软化严重，容易引起开裂。
封闭式扭力梁的横梁在冷成型过程中，会有一个拉伸和折弯的过渡区域，称为圆角区域，其区域应力集中。若为了降低应力集中区域的应力大小选择强度相对较低的钢材，则产品的强度和刚度得不到保障。有一种办法是通过增加厚度来增加强度和刚度，但是增加厚度又不满足汽车轻量化的要求。
发明内容
本发明提供了一种扭力梁用钢板、扭力梁用钢板的制造方法，用以解决上述技术问题。
本发明提供了一种扭力梁用钢板，其化学成分质量计为：C：0.04-0.085％，Si：0.02-0.5％，Mn：1.3-1.8％，Cr：0.15-0.5％，Mo：0.12-0.30％，Nb：≤0.058％，V：≤0.15％，Ti：≤0.02％，Al：0.02-0.1％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.005％；余量为Fe和不可避免杂质，其中，所述钢板中含有Nb、V中的一种或者两种，且满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％。
本发明化学成分设计中：
碳(C)：碳含量的高低很大程度上决定了钢板的抗拉强度级别。碳用于固溶强化和形成足够的微合金析出相以保证钢的强度，碳含量太低则会使钢板的强度降低，碳含量太高，则折弯性能和延伸率不好，会进一步影响后续扭力梁圆角度的设计。本发明的钢板中C含量相对较低，有利于提高钢板的折弯性能，提高焊缝疲劳性能。在本发明所限定的钢板成分的情况下，为了保证钢种既达到较高的纵向抗拉强度，又能获得期望的折弯性能、成形以及焊接性能，本发明碳含量控制为0.04-0.085％。
硅(Si)：钢中硅起到固溶强化作用，提高钢板的强度，同时添加硅可加大加工硬化速率和给定强度下的均匀延伸率和总延伸率，有助于改善钢板的延伸率。此外硅还可以阻止碳化物的析出，减少珠光体相的出现。但是钢中含硅容易使钢板表面形成铁橄榄石(2FeO-SiO2)氧化铁皮等表面缺陷，从而影响疲劳性能。本发明硅含量控制为小于或等于0.5％，进一步为0.02-0.5％。
锰(Mn)：本发明中锰是固溶强化元素，锰含量较低导致强度不足，但是锰含量较高会导致钢板的塑性降低，同时容易产生偏析和MnS夹杂，不利于疲劳性能。因此在保证产品抗拉强度的前提下，同时具有良好的成形性和均匀化组织，因此本发明锰含量控制为1.3-1.8％。
铝(A1)：是钢的脱氧元素，减少钢中的氧化物夹杂、纯净钢质，有利于提高钢板的延伸率和折弯性能，但是铝含量较高，会产生Al2O3夹杂物，进一步影响连铸生产和钢板的疲劳性能，因此本发明铝含量控制为0.02-0.1％。
铬(Cr)：铬抑制珠光体的形成，有利于贝氏体组织的形成，最终有利于强度的提升，铬含量小于0.15％时对CCT曲线(冷奥氏体连续冷却转变曲线)影响不显著，含量较高时成本较高，因此本发明铬含量控制为0.15-0.5％。进一步地，铬含量为0.15-0.43％。
钼(Mo)：钼抑制珠光体的形成，有利于贝氏体组织的形成，同时和微合金的复合添加，有利于微合金析出，最终有利于钢板强度的提升。同时在扭力梁后续的去应力退火过程中为了保证扭力梁强度的不降低，添加一定含量的钼，有利于增加材料的回火抗力，保证退火后扭力梁的强度，但其含量较高时成本较高，因此本发明钼含量控制为0.15-0.3％。
铌(Nb)：铌是重要的析出强化和细晶强化元素之一，在轧制结束后的冷却中或卷取后以细小析出的形式存在，利用析出强化来提高强度。同时铌的存在有利于细化晶粒，提高强度和韧性，当含量高于0.058％时强化效果接近饱和，并且成本较高，因此本发明铌含量≤0.058％。进一步地，铌含量范围在0.01-0.058％，更进一步地，铌含量范围在0.012-0.046％。
钒(V)：钒是重要的析出强化和细晶强化元素之一，与铌配合，起到较好的细化奥氏体晶粒的作用和析出强化作用，在轧制结束后的冷却中或卷取后以细小析出的形式存在，利用析出强化来提高强度。同时在扭力梁后续的去应力退火过程中为了保证扭力梁强度的不降低，添加一定含量的钒，有利于增加材料的强度的增加，本发明钒含量≤0.15％。进一步地，钒含量范围在0.01-0.15％，更进一步地，钒含量范围在0.025-0.10％。
除了上述对于铌和钒两种元素自身范围的限定外，该两种元素还需满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％。铌或者钒元素的加入，会有(Mo，Nb)C或(Mo，V)C微合金纳米析出，从而进一步提高钢板的强度以及更好的延伸率和冷弯性能。本发明中钢板的化学元素中可以含有Nb或V，或者同时含有Nb和V，并且Nb和V的配比关系满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％，从而在后续制造扭力梁的过程中，在去应力退火时能够保持甚至增加强度。
钛(Ti)：钛是重要的析出强化和细晶强化元素之一，对于本发明的钢板，一方面钛与钢中的杂质元素氮结合形成TiN，这是因为钢中游离的氮原子对钢的冲击韧性不利，加入微量钛可将游离的氮固定；另一方面当本发明的钢板中含有铌元素时，能够与铌等配合，起到细化奥氏体晶粒的作用；并且，钛的加入为在制造扭力梁的过程中，在去应力退火时能够保持甚至增加强度。但在本发明中Ti的质量百分比不宜太多，容易形成尺寸较大的TiN，对钢的疲劳性能不利。因此，本发明控制Ti含量≤0.02％。进一步地，钛含量范围在0.005-0.02％。
磷(P)：钢中磷一般固溶在铁素体中，降低钢的韧性，但高磷对焊接性不利，同时晶界处磷偏聚，不利于带钢的扩孔性能，故应尽量减少磷含量，本发明中P的含量小于或等于0.02％。
硫(S)：硫含量和硫化物的形态是影响成形性的主要因素，硫化物的数量越多，尺寸越大，对扩孔性能越不利，因此本发明中硫含量控制小于或等于0.005％。
氮(N)：氮在高温条件下就与钛反应形成TiN颗粒析出，过大的TiN颗粒对疲劳性能不利，必须对钢中氮含量进行控制，因此本发明中氮含量控制小于或等于0.005％。
可选地，除了上述对于铬和钼两种元素自身范围的限定外，该两种元素还需满足0.3％≤0.5Cr+Mo≤0.55％，其目的是推迟珠光体的转变，有利于在钢板制造过程贝氏体相的形成，同时也有利于提高钢板的折弯性能，达到高疲劳的性能；另一目的是保证材料有较好的回火抗力，在去应力退火后，管材的基础力学性能不降低。
可选地，上述钢板化学成分满足碳当量CEIIw≤0.50，其中CEIIw＝％C+％Mn/6+％(Cr+Mo+V)/5+％(Ni+Cu)/15。本发明CEIIw≤0.50能够保证有较好的焊接性能。其中碳当量的计算公式为目前公认的经验公式，式中代入的数值为相应元素的百分比含量，作为无量纲计算。本发明的钢板中不含有镍(Ni)和铜(Cu)，或者只含有少量且残余的镍和铜，在碳当量的计算中可忽略不计，因此公式中Ni+Cu为零。
可选地，上述钢板的微观组织含有贝氏体和铁素体，贝氏体和铁素体在钢板中总的含量为大于或等于90％，即贝氏体+铁素体体积分数≥90％，并且贝氏体在钢板中的体积分数大于50％，具体例如在55-85％之间。这样的微观组织有利于扭力梁用钢板的强度和折弯性能。进一步地，贝氏体+铁素体体积分数＞95％。
可选地，扭力梁用钢板的微观组织还包括珠光体和/或马氏体，即扭力梁用钢板中还可含有珠光体，或者含有马氏体，或者既含有珠光体也含有马氏体，其中无论是含有珠光体和马氏体的一种还是两种，珠光体和马氏体作为整体在钢板中的体积分数≤10％。进一步地，珠光体和马氏体作为整体在钢板中的体积分数＜5％。
通过本发明的化学成分配比，获得的扭力梁用钢板能够达到纵向屈服强度≥620Mpa，抗拉强度≥760Mpa，A50延伸率≥16％，180°冷弯性能R/T≥1.05。同时，钢板的均匀延伸率≥7.0。进一步地，纵向屈服强度在620-720Mpa，抗拉强度在760-860Mpa，A50延伸率为16-24％，均匀延伸率在7.0-11.5。正是由于本发明的钢板满足上述参数，为扭力梁的优异性能提供了基础。
本发明提供了一种扭力梁用钢板的制造方法，通过对制造方法的改进，从而进一步提高了获得的钢板的性能。具体地，本发明的制造方法中，钢板的化学成分按质量记为：C：0.04-0.085％，Si：0.02-0.5％，Mn：1.3-1.8％，Cr：0.15-0.5％，Mo：0.12-0.30％，Nb：≤0.058％，V：≤0.15％，Ti：≤0.02％，Al：0.02-0.1％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.005％；余量为Fe和不可避免杂质，其中，钢板中含有Nb、V中的一种或者两种，且满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％。本发明的制造方法包括冶炼、连铸、热轧和酸洗。其中，热轧步骤热轧加热、轧制以及冷却卷取。其中热轧加热中，经过冶炼和连铸获得的板坯被加热至1200-1260℃并保温时间为1-3小时；之后进行轧制，包括粗轧和精轧，其中控制粗轧出口温度在1020-1100℃，控制终轧出口温度在840-920℃，控制总压下率≥80％；上述冷却卷取包括将轧制后的钢板进行层流冷却，以30-70℃/秒的速率，冷却到500-620℃后进行卷取。
关于冶炼步骤，可采用目前常用的手段进行冶炼。例如，采用转炉炼钢，钢水经过RH真空脱气处理、LF炉脱硫处理。
关于连铸步骤，可采用目前重用的手段对冶炼后的钢水进行连铸。例如，在连铸过程中控制可通过控制过热度、二冷水、以及采用适当的轻压下等工艺，控制连铸坯的中心偏析和夹杂物等水平，控制夹杂物等级小于1.5级。
热轧加热能够使得钢板中的V和/或Nb充分固溶。加热温度为1230±30℃，若加热温度超过1260℃，会有晶粒粗化的趋势，不利于钢板的韧性，并且氧化铁皮较厚，不利于氧化铁皮除磷。
在热轧步骤中，控制粗轧出口温度在1020-1100℃，能够保证粗轧在再结晶区域轧制，避免奥氏体区的微合金析出；终轧温度控制为840-920℃之间，能在未再结晶区域轧制，用于细化晶粒；卷取温度在500-620℃之间，控制贝氏体转变和微合金析出，控制钢板的强度，以及延伸率和冷弯性能。
在精轧之后进行冷却，本发明的冷却采用层流冷却的方式，例如采用水对精轧后的钢板进行冷却，层流冷却冷速为30-70℃/s，将精轧后的板坯冷却到500-620℃。之后在500-620℃之间卷取，得到显微组织为疲劳性能较好的贝氏体+铁素体组织和(Mo，V)C，(Mo，Nb)C微合金纳米析出，其他为少量珠光体和/或马氏体组织，并且珠光体和马氏体整体的体积分数≤10％。显微组织和纳米析出进一步决定了钢板的高强度以及更好的延伸率和冷弯性能。
关于酸洗步骤，可采用目前常用的酸洗方法。例如，酸洗速度控制在60-100m/min，酸洗过程最后的一个酸洗酸槽温度控制80-90℃、铁卷取离子浓度控制为30-40g/L。
可选地，在进行上述轧制步骤以及冷却卷取步骤之间还包括空冷，空冷时间为1-8s。即本发明在轧后采用豫迟冷却控制模式，将精轧后的板坯进行空冷，之后再采用开启冷却水进行层流冷却，冷却到500-620℃，再进行卷取。轧制后空冷1-8s有利于晶粒的回复，具体操作方式可以通过控制精轧带钢的速度和冷却水起始阀门的位置来控制空冷时间。本发明经过轧制后的板坯在进行1-8s的空冷后其温度变化不大，温度会降低10-50℃，主要是依靠层流冷却对板坯进行降温。
可选地，形成的钢板化学成分满足0.3％≤0.5Cr+Mo≤0.55％。
可选地，本发明的扭力梁用制造方法中，形成的钢板化学成分满足碳当量CEIIw≤0.50，其中CEIIw＝％C+％Mn/6+％(Cr+Mo+V)/5+％(Ni+Cu)/15。
可选地，上述形成的钢板的微观组织含有贝氏体和铁素体，贝氏体和铁素体在钢板中总的含量为大于或等于90％，即贝氏体+铁素体体积分数≥90％，并且贝氏体在钢板中的体积分数大于50％，具体例如在55-85％之间。这样的微观组织有利于扭力梁用钢板的强度和折弯性能。进一步地，贝氏体+铁素体体积分数＞95％。
可选地，形成的钢板的微观组织还包括珠光体和/或马氏体，即钢板中还可含有珠光体，或者含有马氏体，或者既含有珠光体也含有马氏体，其中无论是含有珠光体和马氏体的一种还是两种，珠光体和马氏体作为整体在钢板中的体积分数≤10％。进一步地，珠光体和马氏体作为整体在钢板中的体积分数＜5％。
通过以上成分设计和钢板的制造工艺，钢板力学性能可达到如下水平：纵向屈服强度≥620MPa，抗拉强度≥760MPa，A50延伸率≥16％，180°冷弯性能R/T≥1.05。另外，本发明获得钢板的均匀延伸率≥7.0。进一步地，纵向屈服强度：620-720Mpa，抗拉强度：760-860Mpa，A50延伸率为16％-24％，180°冷弯性能R/T≥1.05，均匀延伸率在7.0-11.5。
进一步地，当钢板成分满足0.3％≤0.5Cr+Mo≤0.55％，且热轧卷取温度可在560-620℃，再配合轧制后空冷2s以上(包括2s)，能够满足钢板的纵向屈服强度≥620MPa，抗拉强度≥760MPa，的同时，使得成型性能进一步提升，即A50延伸率≥18％，180°冷弯性能1.25≥R/T≥1.05，均匀延伸率≥8.0。
本发明还提供一种扭力梁，该扭力梁为通过上述的扭力梁用钢板制得。
本发明获得的扭力梁，能够达到纵向屈服强度≥680MPa，抗拉强度≥800MPa，台架疲劳为50-180万次。
另外，本发明采用上述的扭力梁用钢板的制造方法制得钢板，将此钢板作为板材，制成扭力梁。
本发明还提供了一种扭力梁的制造方法，将结合上述扭力梁用钢板的化学成分配比，将采用上述扭力梁用钢板的制造方法获得的钢板作为加工材料，制造成性能优异的扭力梁。目前封闭式扭力梁主要有热冲压和冷成型两种方式，本发明的扭力梁的制造方法采用冷成型的方式制造扭力梁。
本发明的扭力梁的制造方法采用冷成型的方式，包括以下步骤：焊管：将通过上述的扭力梁用钢板焊接成圆管；成型：将所述圆管液压或者冲压成型，形成异形管，该异形管为U形或V形，并具有内圆角，其中该内圆角R与异形管的厚度T的比值满足R/T≥1.05；之后进行去应力退火和/或喷丸，形成扭力梁。也即本发明的扭力梁的制造方法可以在成型后直接进行喷丸步骤，也可以直接进行去应力退火步骤，或者既进行去应力退火步骤又进行喷丸步骤。在进行去应力退火和喷丸步骤时，可以是先采用去应力退火步骤之后再进行喷丸步骤。
焊管步骤中，例如，将高强度钢板通过激光焊接或者高频焊接成圆管，并切割成预设的尺寸。由于本发明C含量在0.04-0.085％，并且含有Nb和V中的一种或两种，具有细化晶粒的效果，使得在焊管步骤中，焊缝的硬度过度较为平稳，且显微组织较为细小。
成型步骤中，例如，通过冲压或者液压的成型方式将圆管成型成所需的异形管断面，要求扭力梁内圆角和厚度T的比值R/T≥1.05，保证圆角的内表面无折叠或者外表面无起皱等缺陷。
之后会进行去应力退火步骤，或者进行喷丸步骤，或者进行去应力退火和喷丸步骤。
其中，去应力退火步骤中，例如，将成型后的异形管放入加热炉，采用随炉升温，并在475-610℃下保温20～90min，然后随炉降温到300℃后空冷。钢板制成焊管以及管件成型为异形管的过程，钢材内部结构有较多的残余应力，特别是表面的拉应力状态，导致扭力梁的疲劳寿命较短。去应力退火可以去除成型过程的应力状态，同时保持退火后的异形管的力学性能不降低或者增加，纵向屈服强度≥680Mpa，抗拉强度≥800Mpa，A50延伸率≥16％。
其中，喷丸步骤中，例如，通过喷丸设备对管件的应力集中区域，即圆角位置进行表面喷丸处理。可以是对内圆角位置的内表面或外表面进行喷丸处理，也可以是对内圆角位置的内表面和外表面进行喷丸处理。喷丸步骤能够保证扭力梁横梁的表面处于压应力状态，提高制造的扭力梁的疲劳性能。
另外，在本发明的扭力梁的制造方法中，可对成型后的异形管分别进行去应力退火和喷丸步骤，即现对异形管进行去应力退火，去除成型过程的应力状态，再对退火后的管件的表面进行喷丸处理，能够进一步提高形成的扭力梁的疲劳性能。
为了获得高强度以及优异疲劳性能的扭力梁，本发明的扭力梁的制造方法中，首先以改善延伸率和折弯性能的角度，改善R角表面状态，来提高最终生成的扭力梁的疲劳性能，其次以提高钢板强度的角度，以及提高最终生成的扭力梁的纵向屈服强度以及抗拉强度，来提高扭力梁的疲劳性能。相应地为同时实现上述两点效果会对钢板的化学成分配比、微观组织以及钢板制造方法等方面进行改进。
另外，在将获得的钢板制造成扭力梁的过程中，也会对成型的扭力梁的结构进行设计，从而与获得的钢板的性能相匹配(例如，通过本发明的扭力梁用钢板的成分设计以及制造方法，获得的180°冷弯性能R/T≥1.05，相应在制造扭力梁时，要求扭力梁内圆角和厚度T的比值R/T≥1.05，保证制造的扭力梁结构与原扭力梁钢板的性能匹配，从而明显降低发生折叠、起皱、断裂等降低疲劳性能的问题出现)。
更令人惊喜的是，在制造扭力梁的过程中，由于之前在制造钢板时Nb和/或V元素的加入，在进行去应力退火时，扭力梁的强度相比于原材料扭力梁用钢板的强度能够得到保持，甚至会提高。另外，Ti元素的加入也能起到保持甚至提高扭力梁强度的作用。本发明获得的扭力梁用钢板的纵向屈服强度≥620MPa，抗拉强度≥760MPa，在制造成扭力梁后，其屈服强度≥680MPa，抗拉强度≥800MPa。
本发明的制造方法形成的扭力梁的心部硬度为260HV以上，其内外表面0.05mm处的显微硬度比心部高30-80HV，从而可以达到外强内韧的效果，也能避免扭力梁发生内部折叠，提高疲劳强度。
通过本发明的扭力梁的制造方法，形成的扭力梁能够达到纵向屈服强度≥680MPa、抗拉强度≥800MPa以及台架疲劳为50-180万次的优异性能。
附图说明
图1示出本发明实施例2的钢板的金相显微组织图；
图2示出本发明实施例的扭力梁内圆角横截面形貌示意图；
图3示出本发明实施例1、实施例11以及未经过去应力退火的扭力梁的显微硬度变化示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
表1为本发明实施例1-10以及对比例1-7的各化学元素的质量百分比。表2为相应的实施例1-10以及对比例1-7的钢板制造方法，并列出了制造的钢板的性能。
本发明的扭力梁用钢板的制造方法包括冶炼、连铸、热轧和酸洗步骤。下述实施例和对比例首先采用转炉炼钢，钢水经过RH真空脱气处理、LF炉脱硫处理，具体方法可参照现有冶炼方法。接着进行连铸。在连铸过程中例如可通过控制过热度、二冷水，以及采用适当的轻压下等工艺，控制连铸坯的中心偏析和夹杂物等水平，控制夹杂物等级小于1.5级。本实施例中夹杂物等级参照GB/T 10561-2005的标准。
连铸后对获得的板坯进行热轧。热轧步骤包括热轧加热、轧制、冷却卷取。下述实施例和对比例中热轧加热的加热温度和保温时间如表2所示。轧制过程包括粗轧和精轧，表2还列出了各实施例中粗轧出口温度和终轧温度。轧制之后形成钢板，接着对钢板进行冷却卷取，冷却的方式采用层流冷却，表2中卷取温度代表对板坯进行卷取时的温度。空冷时间代表进行轧制后对板坯进行空冷的时间，当空冷时间为0s时代表该实施例未进行空冷而直接进行层流冷却。
将下述实施例1-10和对比例1-7中形成的钢板进行性能测试。本实施例力学性能测试按照GB/T228.1-2010标准执行，180°冷弯性能R/T按照GB/T232-2010标准执行，相应地获得纵向屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率、A50延伸率以及180°冷弯性能结果。
图1为实施例2的钢板的金相显微组织图，图中可知获得的钢板显微组织中包括贝氏体和铁素体，以及少量的珠光体，本实施例中贝氏体的体积分数大于90％。
表3展示了采用上述实施例的钢板制成扭力梁的计算参数以及性能。本发明的扭力梁的制造方法采用冷成型的方式制造扭力梁，包括焊管、成型、之后进行去应力退火和/或喷丸步骤，从而形成扭力梁。
将上述实施例中的钢板焊接成圆管，之后将圆管液压或者冲压成型，形成异形管，该异形管为U形或V形，并具有内圆角，最后形成的扭力梁结构如图2所示。图2中表示出了扭力梁中内圆角处的半径R以及扭力梁的厚度T，本发明在扭力梁的制造过程中，会将内圆角制造成R/T满足大于或等于1.05，例如图2中内圆角的半径R为4.61，厚度T为3，形成的R/T＝1.537。成型的方式例如将圆管放入下模，闭合上模冲压成型，或者合模后，在管内液体加压胀形的液压成型方式。实施例11-21以及对比例8-14分别采用不同的方式将钢板制成扭力梁。表3中列出了不同实施例和对比例等形成的内圆角处的R/T值、成型后的工艺，即去应力退火的温度和时间，喷丸步骤的位置等具体参数。
将下述实施例11-20和对比例8-14中形成的扭力梁进行性能测试，本实施例力学性能测试按照GB/T 228.1-2010标准执行。内圆角处的纵向屈服强度和抗拉强度无法测得，可检测内圆角处的心部硬度以及表面与心部的显微硬度差，显微硬度的测试方法按照GB/T4342-1991执行。
扭力梁台架的试验条件为位移控制±50mm，频率为1.5HZ。
下面结合表1，表2和表3中的实施例以及对比例进行详细说明：
表1和表2实施例1-10以及表3的实施例11-21，采用了本发明的设计方法，最终达到一种高强度高成型钢板，以及高强度高疲劳扭力梁的制造方法。
实施例1、实施例3-10在钢板制造工艺上均采用了空冷的方式，实施例中当卷取温度在560-620℃，且满足碳当量小于0.50，能够有较好的成型性和延伸率。
对比例1中碳含量较高导致折弯性能不好，进一步导致表3中的对比例8在液压过程中，R角表面出现微裂纹，在焊缝处还会开裂，最终导致台架疲劳不能达到50万次。实施例4与对比例1的钢板的制造方法工艺参数相近(例如卷取温度、空冷时间相同)，而对比例1碳当量较高，实施例4中碳当量较低，实施例4的钢板焊接性能更好。
对比例2中Cr和Mo含量较低，导致回火抗力较低。对比例2和对比例3不满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％的条件，导致板材的屈服强度和抗拉强度较低。相应地采用对比例2和对比例3的钢板制作成扭力梁，即对比例9和对比例10获得的扭力梁的强度也较低，最终导致材料抗疲劳能力较弱，并且不能达到减重轻量化的效果。
对比例4中的碳含量较低，同时由于热轧卷取温度过高，导致板材的强度较低，达不到钢板的抗拉强度≥760MPa的要求，最终导致表3中对比例11的扭力梁的抗拉强度也达不到800Mpa，不能达到减重轻量化的效果。
对比例5的微合金含量较高，不满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％的条件，导致板材的强度较高，折弯性能不能满足R/T≥1.05，进一步导致表3中的对比例12在液压过程中，R角表面出现微裂纹，最终导致台架疲劳不能达到50万次。
对比例6的Cr含量相对较低，导致板材的强度较低，最终导致对比例13的扭力梁的台架疲劳能力较差。由于Cr含量低，加之在制作扭力梁时退火温度高，使得强度下降，不能达到高强减重轻量化的效果。
对比例7通过高Ti进行微合金强化，其板材和最终扭力梁(对比例14)的强度分别能够达到800MPa以上，但是对比例14的扭力梁最终的台架疲劳性能仅为29万次，主要因为较大的TiN析出，没有对疲劳有利的Nb和V的析出。另外，对比例7的卷取温度只有480℃，导致材料的成型性能不良。
实施例11-实施例21中，在加工成扭力梁中采用去应力退火或喷丸的步骤均能提高扭力梁的抗疲劳性能，其中采用去应力退火工艺和/或喷丸工艺能够保持甚至提高扭力梁的纵向屈服强度。
其中实施例11和实施例21相比，经过去应力退火后的扭力梁屈服强度增加的更加明显。
图3展示了实施例1中钢板厚度方向的显微硬度变化，即图中板材的显微硬度变化。本发明将实施例1中的钢板进行焊管、成型，形成异形管，在未进行去应力退火步骤的情况下检测其圆角厚度方向的显微硬度变化，即图3中圆角未退火的显微硬度变化。本发明还将实施例1中的钢板进行焊管、成型，并进行去应力退火步骤，形成扭力梁，即本发明的实施例11，并检测其圆角处的显微硬度变化，即图3中的圆角未退火的显微硬度变化。可以看出，经过去应力退火后，实施例11表面的显微硬度较高，圆角处的心部硬度较低，达到了外强内韧的效果。
Figure BDA0002613049890000121
Figure BDA0002613049890000131
Figure BDA0002613049890000141
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.一种扭力梁用钢板，其化学成分质量计为：
C：0.04-0.085％，Si：0.02-0.5％，Mn：1.3-1.8％，Cr：0.15-0.5％，Mo：0.12-0.30％，Nb：≤0.058％，V：≤0.15％，Ti：≤0.02％，Al：0.02-0.1％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.005％，余量为Fe和不可避免杂质，
其中，所述钢板中含有Nb、V中的一种或者两种，且满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％；所述钢板的纵向屈服强度≥620MPa，抗拉强度≥760MPa，A50延伸率≧16％，180°冷弯性能R/T≧1.05。
2.如权利要求1所述的扭力梁用钢板，其特征在于，所述钢板化学成分满足0.3％≤0.5Cr+Mo≤0.55％。
3.如权利要求1所述的扭力梁用钢板，其特征在于，所述钢板化学成分满足碳当量CEⅡw≤0.50，其中CEⅡw＝％C+％Mn/6+％(Cr+Mo+V)/5+％(Ni+Cu)/15。
4.如权利要求1所述的扭力梁用钢板，其特征在于，所述钢板的微观组织含有贝氏体和铁素体，所述贝氏体和铁素体的总体积分数≧90％，所述贝氏体的体积分数>50％。
5.如权利要求4所述的扭力梁用钢板，其特征在于，所述钢板的微观组织还包括珠光体和/或马氏体。
6.一种扭力梁用钢板的制造方法，所述钢板的化学成分按质量计为：
C：0.04-0.085％，Si：0.02-0.5％，Mn：1.3-1.8％，Cr：0.15-0.5％，Mo：0.12-0.30％，Nb：≤0.058％，V：≤0.15％，Ti：≤0.02％，Al：0.02-0.1％，P≤0.02％，S≤0.005％，N≤0.005％；余量为Fe和不可避免杂质，其中，所述钢板中含有Nb、V中的一种或者两种，且满足0.096％≤2Nb+V≤0.17％；形成的所述钢板的纵向屈服强度≥620MPa，抗拉强度≥760MPa，A50延伸率≧16％，180°冷弯性能R/T≧1.05；
所述制造方法包括冶炼、连铸、热轧和酸洗，其中，
所述热轧包括热轧加热、轧制以及冷却卷取，所述热轧加热中，经过冶炼和连铸的板坯被加热至1200-1260℃并保温1-3小时；所述轧制包括粗轧和精轧，其中控制粗轧出口温度在1020-1100℃，控制终轧出口温度在840-920℃，控制总压下率≧80％；所述冷却卷取中，对轧制后的钢板进行层流冷却，以30-70℃/秒的速率冷却到500-620℃后进行卷取。
7.如权利要求6所述的扭力梁用钢板的制造方法，其特征在于，在进行所述轧制和所述冷却卷取之间还包括空冷，所述空冷时间为1-8秒。
8.如权利要求6所述的扭力梁用钢板的制造方法，其特征在于，所述钢板化学成分满足0.3％≤0.5Cr+Mo≤0.55％。
9.如权利要求6所述的扭力梁用钢板的制造方法，其特征在于，所述钢板化学成分满足碳当量CEⅡw≤0.50，其中CEⅡw＝％C+％Mn/6+％(Cr+Mo+V)/5+％(Ni+Cu)/15。
10.如权利要求6所述的扭力梁用钢板的制造方法，其特征在于，形成的所述扭力梁用钢板的微观组织含有贝氏体和铁素体，所述贝氏体和铁素体的总体积分数≧90％，所述贝氏体的体积分数>50％。
11.如权利要求10所述的扭力梁用钢板的制造方法，其特征在于，形成的所述钢板的微观组织还包括珠光体和/或马氏体。
12.一种扭力梁，其使用如权利要求1-5任一项所述的扭力梁用钢板制得，所述扭力梁的纵向屈服强度≧680MPa，抗拉强度≧800MPa，台架疲劳为50-180万次。
13.一种扭力梁的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
焊管：将如权利要求1-5中任一项所述的扭力梁用钢板焊接成圆管；
成型：将所述圆管液压或者冲压成型为异形管，所述异形管为U形或V形，并具有内圆角，其中所述内圆角R与所述异形管的厚度T的比值满足R/T≧1.05；
之后进行去应力退火和/或喷丸，形成所述扭力梁。
14.如权利要求13所述的扭力梁的制造方法，其特征在于，去应力退火步骤中，将所述异形管加热，在475-610℃下保温20～90min，然后降温到300℃后空冷。
15.如权利要求13所述的扭力梁的制造方法，其特征在于，喷丸步骤中，对所述异形管的内圆角位置的内表面或外表面进行喷丸处理。
16.如权利要求13所述的扭力梁的制造方法，其特征在于，所述内圆角处的心部硬度为260HV以上，所述内圆角的内外表面0.05mm处的显微硬度比心部高30-80HV。
17.如权利要求13-16中任一项所述的扭力梁的制造方法，其特征在于，所述扭力梁的纵向屈服强度≧680MPa，抗拉强度≧800MPa，台架疲劳为50-180万次。
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