Mo是重要的合金元素，為體心立方晶體結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于合金鋼中，因其具有高溫強度好、硬度高、抗腐蝕能力強等優(yōu)點，在鋼中具有獨特的、不可替代的作用[1]。我國商用車需求量與日俱爭，其輕量化、環(huán)?；l(fā)受到關(guān)注，同時由于汽車在行駛中受到各種沖擊、扭轉(zhuǎn)等復(fù)雜應(yīng)力作用，車架的服役條件相當苛刻[2]，加之“碳達峰”、“碳中和”目標的提出以及對超載超限的嚴格限制，因此對汽車用鋼的綜合性能要求越來越高。目前市場上改裝車80%左右使用強度700 MPa以上的高強大梁鋼，該類析出強化高強鋼在商用車大梁鋼的推廣應(yīng)用證明了成型性、低溫韌性和焊接性是衡量熱軋汽車結(jié)構(gòu)用鋼能否實現(xiàn)梁架制造的重要參量[3]。而當前汽車制造業(yè)中，汽車大梁一般采用沖壓成型和輥壓成型工藝，其變形方式以冷彎為主，因此高強大梁鋼必須擁有良好的綜合性能[4−5]。

1.   實驗材料及方法

利用200 kg真空感應(yīng)爐熔煉2爐實驗鋼鋼錠，成分如表1所示，兩爐鋼差別在于是否添加Mo元素進行微合金化處理。之后進行開坯處理，將兩實驗鋼鋼錠加熱到1200 °C，保溫5 h，又在1150 °C進行鍛造，鍛造成55 mm厚度的板坯。

2.   實驗結(jié)果與分析

2.1   奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（CCT）曲線測定

利用Gleeble2000熱模擬實驗機對1#鋼和2#鋼進行熱模擬實驗，即將試樣以10 °C/s速度加熱到奧氏體化溫度1200 °C，保溫5 min，然后以10 °C/s的冷卻速度降溫至850 °C，保溫30 s，待完全奧氏體化后分別以0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.0、30.0、40.0 °C/s的速度進行冷卻，根據(jù)試樣尺寸變化即可測得主要相變點的相變溫度，繪制出兩種實驗鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（CCT）曲線，如圖1所示。

由測得數(shù)據(jù)及兩曲線可以看出，Mo元素具有提高奧氏體轉(zhuǎn)變溫度的作用，奧氏體化溫度由891.03提高到894.12 °C，并且具有縮小奧氏體相區(qū)的作用，同時推遲了珠光體的轉(zhuǎn)變并使其轉(zhuǎn)變速度降低，孕育期增長，曲線向右移動。貝氏體相區(qū)明顯擴大，組織更容易得到。同時Mo元素也增加了2#鋼的淬透性，5~10 °C/s的冷速時，便會逐漸出現(xiàn)貝氏體組織，通過相變強化來提高鋼板的強度。根據(jù)模擬實驗結(jié)果制定實驗鋼的熱軋參數(shù)：加熱溫度1200~1250 °C，軋制厚度 6.0 mm，卷取溫度 600 °C，軋制道次7。選取800、850和890 °C終軋溫度研究其對含Mo高強大梁鋼的性能和組織的影響。

2.2   金相組織

圖2為實驗鋼在不同終軋溫度軋制后的金相組織，金相組織均為鐵素體中彌散分布細小的點狀馬氏體和奧氏體島狀物（MA島）。未加Mo的1#鋼組織主要為多邊形鐵素體+點狀MA島，隨著終軋溫度的升高，多邊形鐵素體有粗化且不均勻的趨勢。加Mo的2#鋼組織主要為針狀鐵素體+點狀MA島，組織更加均勻，當終軋溫度升高時，能夠?qū)M織有一定的細化作用，粗化趨勢不明顯。Mo元素有效地抑制了多邊形鐵素體和珠光體的形成，提高鋼的淬透性，對組織細化有一定的作用。

2.3   力學性能

表2為實驗鋼在不同終軋溫度軋制后板材橫向的力學性能數(shù)據(jù)，850 °C終軋溫度綜合性能最好。當終軋溫度為890 °C，奧氏體晶粒沒有充分的細化，細晶強化作用受到限制，故強度和韌塑性都較差；當終軋溫度為800 °C，由于含有Nb元素，雖然組織得到了進一步細化，但生產(chǎn)時變形抗力較大，增加軋機負荷，故該終軋溫度下大生產(chǎn)時有一定難度。加Mo鋼在綜合性能上優(yōu)于未加Mo鋼，強度上相應(yīng)提高7~14 MPa，伸長率相應(yīng)提高1.0%左右，主要源自于金相組織上的不同和對碳化物析出的影響。加Mo鋼中針狀鐵素體相對更多，針狀鐵素體具有較好的連鎖性，對裂紋的擴展有一定的阻礙和遏制作用，故性能更好，尤其是在韌塑性方面，更能滿足使用要求。在含Nb鋼中，Mo能提高Nb（C、N）在奧氏體中的溶度積，使大量的Nb保持在固溶體中，以便在低溫轉(zhuǎn)變中彌散析出，起到很好的強化作用。Mo在鋼中還能增加碳化物的形核位置，使形成的碳化物更細小、更多[6−7]。

2.4   電鏡分析

圖3是終軋溫度850 °C下1#和2#鋼的組織形貌，1#鋼主要以大塊的多邊形鐵素體組織為主，2#鋼主要以長條的針狀鐵素體組織為主，與顯微鏡觀看的金相組織一致。圖4是終軋溫度890 °C下1#和2#實驗鋼−40 °C（該鋼種的韌脆轉(zhuǎn)變溫度在−40 °C左右）沖擊斷口形貌，一般地，韌窩的大小和形狀與其析出物有關(guān)，而Mo元素對析出物有一定細化作用。2#鋼韌窩更加彌散、細小，其中大韌窩形貌大而深，且周圍群集了許多小韌窩[8]，當材料受到?jīng)_擊載荷時，吸收塑性變形功和斷裂功的能力更加分散，尤其對−40 °C以下的低溫沖擊功作用明顯，最多可提高20 J，由此加Mo的2#鋼的低溫沖擊韌性更好。

3.   結(jié)束語

（1）兩種成分鋼的CCT曲線均有鐵素體、珠光體及貝氏體相區(qū)組成，Mo元素具有推遲珠光體的轉(zhuǎn)變，抑制多邊形鐵素體和珠光體形成的作用。

（2）經(jīng)熱軋軋制后，加Mo鋼金相組織為針狀鐵素體+點狀MA島，未加Mo鋼金相組織為多邊形鐵素體+點狀MA島。

（3）當終軋溫度850 °C，卷取溫度600 °C時，綜合性能最好，滿足要求。在強度和韌塑性方面，加Mo鋼普遍優(yōu)于未加Mo鋼，強度上相應(yīng)提高7~14 MPa，延伸率上相應(yīng)提高1.0%左右，對−40°C以下溫度的沖擊功作用明顯，最多可提高20 J。

參考文獻

[1]董瀚,馬黨參,郎宇平,等. 鉬在合金鋼中的特性與應(yīng)用. 世界有色金屬,2010(11):66

[2]白海瑞,劉智光,張秀飛,等. 高強度汽車大梁鋼800L組織和性能研究. 包鋼科技,2021,47(2):49

[3]張楠,田志凌,潘輝,等. 熱軋汽車結(jié)構(gòu)鋼在輕量化商用車上的發(fā)展與應(yīng)用. 汽車文摘,2020(9):1doi: 10.19822/j.cnki.1671-6329.20200120

[4]高志國. 屈服強度700 MPa高強度低合金汽車鋼板研發(fā)進展. 熱加工工藝,2019,48(7):10

[5]韓斌,時曉光,董毅等. 超高強汽車大梁鋼700L的開發(fā)研制. 鞍鋼技術(shù),2012(5):10doi: 10.3969/j.issn.1006-4613.2012.05.003

[6]鎮(zhèn)凡,劉靜,賈涓,等. Mo、B對低合金高強鋼組織和性能的影響. 武漢科技大學學報,2010,33(1):53

[7]Lee W B, Hong S G, Park C G, et al. Influence of Mo on precipitation hardening in hot rolled HSLA steels containing Nb. Scr Mater,2000,43(4):319doi: 10.1016/S1359-6462(00)00411-5

[8]張德堂. 鋼中非金屬夾雜物鑒別. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1991: 179

文章來源——金屬世界