Исследование критериальных параметров достижения BH эффекта в сверхнизкоуглеродистых сталях для глубокой вытяжки

В работе исследовались ключевые технологические параметры стабильного получения стального листа марок IF с ВН-эффектом. Описаны особенности сверхнизкоуглеродистых IF сталей и IF сталей с BH-эффектом, схема процесса упрочнения IF-BH стали при горячей сушке кузова автомобиля после покраски. Приведены данные по химическому составу IFи IF-BH сталей, производимых на зарубежных и отечественных предприятиях. Разобраны причины проявления такого дефекта стального листа, как полосы скольжения, возникающие при появлении площадки текучести на диаграмме растяжения стальных образцов. Приведено и разобрано требование по «сроку годности», предъявляемое к маркам стали IF-BH. Показана формула расчета содержания углерода эффективного в стали на основе содержания общего углерода, ниобия, титана и азота. Приведен диапазон углерода эффективного в стали для достижения оптимальной величины BH-эффекта на основе ранее опубликованных работ. Для условий отечественного предприятия проанализированы результаты промышленных плавок и даны рекомендации по таким критериям, как диапазон оптимального содержания углерода, рекомендуемые максимальные концентрации углерода и азота в стали, величина BH-эффекта, гарантирующие высокий выход годного при производстве стального листа IF-BH. Проведены расчеты различных вариантов микролегирования IF-BH стали титаном и ниобием. Сформулированы критерии, позволяющие стабильно получать заданную величину BH эффекта в холоднокатаных сверхнизкоуглеродистых сталях. Предложена двухэтапная схема микролегирования титаном и ниобием. Показано влияние размера зерен в листовой стали на наличие и величину BH-эффекта и наличие/отсутствие площадки текучести на диаграмме растяжения в листовом металле в исходном состоянии.

1. Carlsson B. Choice of tool materials for punching and forming of extra- and ultra-high strength steel sheet // 3rd Int. Conf. and Exhibition on Design and Production of Dies and Molds and 7th Int. Symp. on Advances in Abrasive Technology, Bursa, Turkey, June 17 - 19, 2004. 2004. Р. 253 - 256.

2. Takahashi M. Development of high strength steels for automobiles // Nippon Steel Technical Report. July 2003. No. 88. P. 2 - 7.

3. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

4. Лейрих И.В., Смирнов А.Н., Писмарев К.Е. Тенденции развития и применения листовых сталей в автомобилестроении // Донецький нацюнальний техшчний ушверситет. Наук^ пращ. «Металурпя». 2007. Випуск 9(122). C.12 - 18.

5. Leslie W.C. The Physical Metallurgy of Steels. New York: McGraw Hill Book Company, 1981. - 396 p.

6. Hutchinson W.B., Nilson K.I., Hirsch J. Metallurgy of vacuum degassed products. Warrendale, PA: TMS, 1990. P. 109 - 126.

7. Ballarin V, Soler M., Perlade A. etc. Mechanisms and modeling of bake-hardening steels: Part I. Uniaxial Tension // Metallurgical and Materials Transactions A. June 2009. Vol. 40a. P. 1367 - 1374.

8. Gillespie Th. Fundamentals of Vehicle Dynamic. SAE International, 1999.

9. Tian P., BaiR. G., Zhang X.L. etc. Influencing factors of Nb-Ti treated ULC-BHsteels bake hardening property // International Conference on Artificial Intelligence and Industrial Engineering (AIIE 2015). P. 597 - 600.

10. Mohrbacher H. Niobium Based Metallurgical Concepts and Strategies for the Production of IF-HS and IF-BH Steel Grades.URL: http://www.niobelcon.com/NiobelCon/resources/Niobium-Based-Metallurgical-Concepts-and-Strategies-for-the-Production-of-IF-HS-and-IF-BH-Steel-Grades.pdf (дата обращения: 02.02.2020).

11. Van Snick A., Lips K., Vandeputte S. etc. Modern LC and ULC sheet steels for cold forming: processing and properties // Conference Proceedings. Vol. II (ed. W. Bleck). Institute of Ferrous Metallurgy, Aachen, Germany, 1998. P. 413 - 424.

12. Taeg-Woo Lee, Sung-Il. Kim, Moon-Hi Hong etc. Microstructural characterization and thermodynamic analysis of precipitates in ultra-low-carbon bake hardened steel // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 582. P. 428 - 436.

13. Tian P., Cui Y., Bai R.G. etc. Influencing factors of Nb-Ti treated ULC-BH steels’ bake hardening property // Int. Conf. on Artificial Intelligence and Industrial Engineering (AIIE 2015)/ P. 597 - 600.

14. Vasil’ev A.A., Kuzmin N.L., Chelnokov V.A., Lee H.-C. Special features of strain aging of sheet automobile IFBH steel // Metal Science and Heat Treatment. 2007. Vol. 49. No. 1 - 2. P. 32 - 38.

15. Ghosh P., Ghosh C., Ray R.K., Bhattacharjee D. Precipitation behavior and texture formation at different stages of processing in an interstitial free high strength steel // Scripta Materialia. 2008. Vol. 59. P. 276 - 278.

16. Paul Surajit Kumar, Raj Abhishek, Biswas P. etc. Tensile flow behavior of ultra low carbon, low carbon and micro alloyed steel sheets for auto application under low to intermediate strain rate // Materials and Design. 2014. Vol. 57. P. 211 - 217.

17. Seong-Hee Lee, Yoshihiro Saito, Kyung-Tae Park, Hyuk Shin. Microstructures and mechanical properties of ultra low carbon IF steel processed by accumulative roll bonding process // Materials Transactions. 2002. Vol. 43. No. 9. P. 2320 - 2325.

18. ГОСТ Р 54153-2010 Сталь. Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа.

19. Горкуша Д.В., Комолова О.А., Григорович К.В. Анализ причин повышенного содержания углерода и азота в стали класса IF для условий ОАО «ММК» // Теория и технология металлургического производства. 2015. № 1 (16). С. 60 - 64.

20. Такеши Х. Результаты исследований листовой IF-стали // Современные достижения в металлургии и технологии производства сталей для автомобильной промышленности. Междунар. семинар 17 - 18 февраля 2004 г., Москва, 2004. С. 46 - 48, 52 - 56.

21. Зинько Б.Ф., Степанова А.А., Изотов А.В. Особенности технологии выплавки IF-стали со сверхнизким содержанием примесей // Современные достижения в металлургии и технологии производства сталей для автомобильной промышленности. Междунар. семинар 17 - 18 февраля 2004 г., Москва, 2004. С. 57 - 59, 63 - 64.

22. Бигеев В.А., Николаев А.О. Особенности производства особонизкоуглеродистых автокузовных сталей на установке циркуляционного вакуумирования в ККЦ ОАО «ММК» // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2012. Т. 1. № 70. С. 130 - 135.

23. Пат. 2681961 РФ. Способ производства особонизкоуглеродистой стали / С.В. Никонов, Р.Р. Адигамов, А.В. Краснов и др.; заявка № 2018117989 от 15.05.2018.

24. Горкуша Д.В., Грирорович К.В., Карасев А.В., Комолова О.А. Изменение содержания различных типов неметаллических включений в процессе внепечной обработки низкоуглеродистой стали класса IF // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Том 62. № 5. С. 345 - 352.

25. Chen Ji-ping, Kang Yong-lin, Hao Ying-min etc. Microstructure and properties of Ti and Ti+Nb ultra-low-carbon bake hardened steels // Journal of Iron and Steel Research, International. 2009. Vol. 16. No. 6. P. 33 - 40.

26. Quanshe Sun, Weizhong Jiang. The match between drawability and enamelability of cold-rolled ultra low carbon sheet steels // XXI International Enamellers Congress. 18 - 22 May 2008, Shanghai -China. P. 53 - 65.