本發(fā)明屬于超高強(qiáng)鋼材料，涉及一種汽車底盤零件用鋼板及其制備工藝。

背景技術(shù)：

1、汽車底盤零件用鋼材在現(xiàn)代汽車制造中具有關(guān)鍵作用，不僅需要承受復(fù)雜的機(jī)械應(yīng)力和嚴(yán)苛的環(huán)境條件，以確保在車輛高速行駛或顛簸路況下，能夠有效傳遞和緩沖震動，保障底盤結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。此外，鋼材的超高擴(kuò)孔率在沖壓加工過程中尤為重要，這使得材料在保持強(qiáng)度的同時，具備優(yōu)異的成形能力，從而滿足現(xiàn)代汽車輕量化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的需求。高擴(kuò)孔率的鋼材對于制造復(fù)雜形狀的零件尤其關(guān)鍵。

2、目前，制備汽車底盤用鋼材的技術(shù)涵蓋了從冶煉到成品鋼板多個加工步驟。冶煉階段，通過精確調(diào)整合元素的配比，以提高鋼材的強(qiáng)度和韌性，同時增強(qiáng)其擴(kuò)孔性能。通過冶煉、澆鑄、酸洗等工藝去除表面氧化皮，改善其可塑性、表面質(zhì)量和工藝性能。這些步驟的優(yōu)化確保了鋼材在后續(xù)加工和使用中的優(yōu)異表現(xiàn)。此外，精確控制的工藝參數(shù)有助于實(shí)現(xiàn)鋼材的均勻性和穩(wěn)定性，使其能夠在各種復(fù)雜的加工環(huán)境中保持高水平的性能。

3、盡管現(xiàn)有的鋼板制備工藝能夠生產(chǎn)出具有高強(qiáng)度鋼材，但仍存在一些不足之處。首先，合金元素的添加和控制要求高，特別是在追求超高強(qiáng)度和擴(kuò)孔率的情況下，可能導(dǎo)致鋼板的韌性不足。此外，單一熱處理工藝有時難以完全均勻地處理較厚的鋼板，導(dǎo)致材料內(nèi)部應(yīng)力不均，影響使用壽命。為了解決這些問題，需要在成分改進(jìn)和工藝研發(fā)上進(jìn)行持續(xù)的創(chuàng)新和改進(jìn)，以進(jìn)一步提高鋼材的整體性能和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種汽車底盤零件用鋼板及其制備工藝，屬于超高強(qiáng)鋼材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過鋼板材料優(yōu)化，添加微合金元素釩和鈮，細(xì)化晶粒和強(qiáng)化沉淀，提升鋼板的強(qiáng)度和抗疲勞性能。通過奧氏體化、馬氏體生成、配分穩(wěn)定的多階段熱處理，使鋼板的組織優(yōu)化，形成了高強(qiáng)度的回火馬氏體和穩(wěn)定的殘余奧氏體相結(jié)合的微觀結(jié)構(gòu)，提升了材料的綜合性能。使用鈦酸四異丙酯和硅酸乙酯作為前驅(qū)體，加入zro2和al2o3納米顆粒，通過溶膠-凝膠工藝制備陶瓷涂層，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的機(jī)械性能和耐熱防腐性。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種汽車底盤零件用鋼板，所述鋼板成分包括：0.03-0.05wt％c、0.01-0.025wt％si、0.2-0.45wt％mn、0.02-0.1wt％v、0.01-0.05wt％nb、0.01-0.025wt％p、0.005-0.015wt％s，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)元素；所述鋼板通過奧氏體化、馬氏體生成、配分穩(wěn)定多階段熱處理和溶膠-凝膠工藝制備涂層。

4、進(jìn)一步地，所述一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，包括以下流程：

5、冶煉、連鑄、熱軋、酸洗冷軋、清洗、熱處理、涂層。

6、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱軋為將鑄坯加熱至1100-1300℃，維持40-60min；所述酸洗冷軋為將熱軋鋼板通過酸洗線，用1-5wt％鹽酸溶液酸洗1-5min，去除表面的氧化皮和雜質(zhì)，再水洗以去除殘留酸液，酸洗后的鋼板在室溫下通過冷軋機(jī)進(jìn)行軋制后600-700℃進(jìn)行退火。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱處理為：將鋼板于850-950℃加熱，使鋼材的組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；快速冷卻到略低于馬氏體起始溫度200-250℃，維持30-60min，生成部分馬氏體，并保留一定量未轉(zhuǎn)變的奧氏體；再加熱到適中的配分溫度250-450℃，使馬氏體中的碳擴(kuò)散到奧氏體中，進(jìn)一步穩(wěn)定未轉(zhuǎn)變奧氏體，冷卻至室溫形成高強(qiáng)度的回火馬氏體和穩(wěn)定的殘余奧氏體。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述涂層通過復(fù)合溶膠-凝膠工藝結(jié)合不同的納米顆粒制備，所述制備步驟為：

9、(1)將前驅(qū)體材料融于無水乙醇中，混合均勻，于20-40℃攪拌，用1m稀鹽酸調(diào)節(jié)ph至2-4，靜置20-60h得到溶膠；

10、(2)將納米顆粒和分散劑加入溶膠中，攪拌并超聲30-60min，制得納米溶膠；

11、(3)使用浸涂、噴涂或旋涂將納米溶膠均勻覆蓋在鋼板表面，于20-80℃干燥，使納米溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，初步形成涂層；

12、(4)將涂覆鋼板加熱燒結(jié)，使凝膠轉(zhuǎn)化為致密的陶瓷涂層。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述前驅(qū)體材料為鈦酸四異丙酯和硅酸乙酯，所述鈦酸四異丙酯、硅酸乙酯和無水乙醇的質(zhì)量比為1:1:5-10。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述分散劑為聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇中的至少一種；所述納米顆粒為zro2和al2o3；所述納米顆粒、分散劑和溶膠的質(zhì)量比為5-20:1-10:70-94。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述加熱燒結(jié)的溫度為200-500℃。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、(1)本發(fā)明通過鋼板材料優(yōu)化使鋼板獲得高強(qiáng)度和高韌性。首先，低碳含量有助于提高鋼的韌性，同時為鋼材的焊接性能提供了良好的基礎(chǔ)，硅和錳的添加在提高鋼材強(qiáng)度的同時，保持了一定的延展性和加工性能，使得鋼板在冷軋和成形過程中不易出現(xiàn)裂紋或其他加工缺陷；其次添加微量的釩(v)和鈮(nb)能夠通過細(xì)化晶粒和沉淀強(qiáng)化機(jī)制，顯著提升鋼材的強(qiáng)度和耐疲勞性能，更適合高擴(kuò)孔率的汽車底盤制備。

18、(2)本發(fā)明通過精確控制的多階段熱處理，調(diào)控各階段的溫度和時間，使鋼板受熱均勻，通過多次加熱冷卻有效降低鋼板的殘余應(yīng)力，提高鋼板的強(qiáng)度和韌性。先將鋼材加熱到奧氏體化溫度，使鋼材的組織完全轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，迅速冷卻到略低于馬氏體起始溫度，使部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，形成高強(qiáng)度的馬氏體相，通過控制冷卻速率及保溫時間，生成部分馬氏體并保留一定量的未轉(zhuǎn)變奧氏體，有助于提高材料的韌性，因?yàn)槲崔D(zhuǎn)變奧氏體能夠在變形過程中通過應(yīng)變誘發(fā)相變(trip效應(yīng))進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，吸收能量，從而提高沖擊韌性。在適中的溫度下加熱，使得馬氏體中的碳向未轉(zhuǎn)變的奧氏體擴(kuò)散，從而穩(wěn)定奧氏體，有效地提高了殘余奧氏體的穩(wěn)定性，使其在室溫下能夠存在，并在后續(xù)的使用過程中提供良好的韌性和延展性。

19、(3)使用鈦酸四異丙酯和硅酸乙酯作為前驅(qū)體，加入zro2和al2o3納米顆粒，通過溶膠-凝膠工藝制備陶瓷涂層，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的機(jī)械性能和耐熱防腐性。溶膠-凝膠工藝有助于形成均勻致密的涂層，這種致密結(jié)構(gòu)能夠有效抵抗外部機(jī)械損傷，提高材料的耐久性，zro2和al2o3納米顆粒具有極高的硬度和強(qiáng)度，當(dāng)分散在涂層中時，它們可以顯著提高涂層的硬度和耐磨性；不僅提高了材料的耐高溫性能，氧化鋯和氧化鋁在許多腐蝕性環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性能，并且致密的涂層可以作為物理屏障，阻止腐蝕性介質(zhì)滲透到基體材料，從而延長材料的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種汽車底盤零件用鋼板，其特征在于：所述鋼板成分包括：0.03-0.05wt％c、0.01-0.025wt％si、0.2-0.45wt％mn、0.02-0.1wt％v、0.01-0.05wt％nb、0.01-0.025wt％p、0.005-0.015wt％s，余量為fe及不可避免的雜質(zhì)元素；所述鋼板通過奧氏體化、馬氏體生成多階段熱處理和溶膠-凝膠工藝制備涂層。

2.一種如權(quán)利要求1所述的汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：包括以下流程：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：所述熱軋為將鑄坯加熱至1100-1300℃，維持40-60min；所述酸洗冷軋為將熱軋鋼板通過酸洗線，用1-5wt％鹽酸溶液酸洗1-5min，去除表面的氧化皮和雜質(zhì)，再水洗以去除殘留酸液，酸洗后的鋼板在室溫下通過冷軋機(jī)進(jìn)行軋制后600-700℃進(jìn)行退火。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：所述熱處理為：將鋼板于850-950℃加熱，使鋼材的組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體；快速冷卻到略低于馬氏體起始溫度200-250℃，維持30-60min，再加熱到適中的配分溫度250-450℃，使馬氏體中的碳擴(kuò)散到奧氏體中，進(jìn)一步穩(wěn)定未轉(zhuǎn)變奧氏體，冷卻至室溫形成高強(qiáng)度的回火馬氏體和穩(wěn)定的殘余奧氏體。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：所述涂層通過復(fù)合溶膠-凝膠工藝結(jié)合不同的納米顆粒制備，所述制備步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：步驟(1)所述前驅(qū)體材料為鈦酸四異丙酯和硅酸乙酯，所述鈦酸四異丙酯、硅酸乙酯和無水乙醇的質(zhì)量比為1:1:5-10。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：步驟(2)所述分散劑為聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙二醇中的至少一種；所述納米顆粒為zro2和al2o3；所述納米顆粒、分散劑和溶膠的質(zhì)量比為5-20:1-10:70-94。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車底盤零件用鋼板的制備工藝，其特征在于：步驟(2)所述加熱燒結(jié)溫度為200-500℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種汽車底盤零件用鋼板及其制備工藝，屬于超高強(qiáng)鋼材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過材料優(yōu)化，添加微合金元素釩和鈮，細(xì)化晶粒和強(qiáng)化沉淀，提升鋼板的強(qiáng)度和抗疲勞性能。通過奧氏體化、馬氏體生成的多階段熱處理，形成了高強(qiáng)度的回火馬氏體和穩(wěn)定的殘余奧氏體相結(jié)合的微觀結(jié)構(gòu)，提升了材料的韌性。使用鈦酸四異丙酯和硅酸乙酯作為前驅(qū)體，加入ZrO2和Al2O3納米顆粒，通過溶膠?凝膠工藝制備涂層，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的機(jī)械性能、耐熱和耐防腐性。通過調(diào)控各階段的溫度和時間，使鋼板受熱均勻，多次加熱冷卻有效降低鋼板的殘余應(yīng)力，提高鋼板的強(qiáng)度和韌性，結(jié)合涂層提高了材料的耐高溫性能，適用于汽車底盤零件的制備。

技術(shù)研發(fā)人員：陳鋒,陳銳,陳慶忠,任杰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東寶盛興實(shí)業(yè)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8