一種抗拉強(qiáng)度≥380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼及生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種抗拉強(qiáng)度≥380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼，其化學(xué)成分及wt%為：C：0.045～0.075%，Si≤0.05%，Mn：0.45～0.75%，P≤0.010%，S≤0.008%，Als：0.015～0.050%，N≤0.005%；生產(chǎn)步驟：轉(zhuǎn)爐冶煉；在LF爐中處理；連鑄成坯并對(duì)鑄坯加熱；熱軋；快速冷卻；卷?。痪昂蠊ば?。本發(fā)明在成分簡(jiǎn)單的情況下，既能保證下屈服強(qiáng)度≥240MPa、抗拉強(qiáng)度不低于380MPa，并能使延伸率A由現(xiàn)有的30%提高為不低于40%；擴(kuò)孔率由現(xiàn)有的不超過(guò)150%提高到≥165%，更有益于良好的成型性能。
【專利說(shuō)明】-種抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼及生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車(chē)用鋼及其生產(chǎn)方法，具體屬于一種抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪 輞用鋼及生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為汽車(chē)主要構(gòu)件之一的車(chē)輪，其設(shè)計(jì)和制造水 平也隨之不斷升級(jí)?，F(xiàn)代化的汽車(chē)車(chē)輪不僅要求堅(jiān)固耐用，外形美觀，同時(shí)出于節(jié)能降耗的 考慮，越來(lái)越采用復(fù)雜化的設(shè)計(jì)，其加工工藝流程長(zhǎng)，鋼材變形道次多，因此要求制造車(chē)輪 用的鋼材具有良好的成型性能，能夠滿足輪輞在滾壓成型變形過(guò)程中復(fù)雜變形的要求。輪 輞制造工藝中，鋼板圈圓對(duì)焊后，再經(jīng)過(guò)擴(kuò)口和滾壓成型，要求輪輞鋼具用良好的延伸凸緣 性能，評(píng)價(jià)延伸凸緣性能的一個(gè)重要指標(biāo)是擴(kuò)孔率。擴(kuò)孔率的優(yōu)劣經(jīng)試驗(yàn)證明是與是否含 元素 Nb有著直接的關(guān)系，其雖然會(huì)使鋼板的強(qiáng)度增加，但是擴(kuò)孔率顯著降低，而不利于延 伸凸緣性能。
[0003] 經(jīng)初步檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?00710158965. 3的文獻(xiàn)，其公開(kāi)了一種車(chē)輪鋼 及其冶煉方法。其成分含量為：C為0. 09 - 0. 12%，Si為0. 10 - 0. 15%，Mn為0. 85 - I. 00%，Nb 為 0· 005 - 0· 05%，P 彡 0· 012%，0 彡 0· 005%，S 彡 0· 012%，余量為 Fe 和不可 避免的雜質(zhì)。其工藝特征是，通過(guò)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉和爐外精煉及常規(guī)軋制步驟冶煉成 該車(chē)輪鋼。根據(jù)分析，該申請(qǐng)由于添加了合金元素 Nb,其對(duì)鋼板的延伸率和擴(kuò)孔率有不利影 響；并在鋼中添加了娃元素，娃元素對(duì)表面質(zhì)量不利。
[0004] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N90103577. 7的文獻(xiàn)，由于添加了 Nb、Ti及稀土，不僅使生產(chǎn) 成本大幅增加，更主要是對(duì)鋼板的延伸率和擴(kuò)孔率有非常不利影響。
[0005] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110402359. 8的文獻(xiàn)，添加了貴合金元素 Nb,對(duì)延伸率和 擴(kuò)孔率有不利的影響，同時(shí)增加工生產(chǎn)成本，添加了 Si元素，對(duì)表面質(zhì)量不利。
[0006] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910304129. 0的文獻(xiàn)，添加了高達(dá)0. 1%的Nb和0. 35%的 硅元素，對(duì)擴(kuò)孔率和表面質(zhì)量均有不利影響，這種鋼板不適宜制造對(duì)成形性要求很高的車(chē) 輪。
[0007] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910088965. X的文獻(xiàn)，添加了 Cr、Nb等合金元素，同時(shí)硅 元素高達(dá)0. 6%，延伸率低至22%，對(duì)擴(kuò)孔率和表面質(zhì)量均有不利影響，這種鋼板不適宜制造 對(duì)成形性要求很的車(chē)輪。
[0008] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310179777. 4的文獻(xiàn)，同時(shí)添加了合金元素 Nb和Ti，對(duì)鋼 板的延伸率和擴(kuò)孔率有非常不利的影響，其延伸率低至25%。
[0009] 從以上檢索的情況分析獲知，現(xiàn)有技術(shù)中均是從如何提高鋼的強(qiáng)度而添加了 Nb, 未對(duì)鋼板的延伸率和擴(kuò)孔率予以關(guān)注，故在用戶的使用中，即輪輞在滾壓成型變形過(guò)程的 復(fù)雜變形中難以滿足成型性、成型精準(zhǔn)度、成型合格率的要求；且添加合金元素較多，還會(huì) 導(dǎo)致成本增加。目前也有在輪輞在滾壓成型變形過(guò)程的復(fù)雜變形中提出用擴(kuò)孔率來(lái)描述成 型性的問(wèn)題，但擴(kuò)孔率不超過(guò)150%，因而仍難以滿足成型性、成型精準(zhǔn)度、成型合格率的要 求 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，在保證車(chē)輪鋼的強(qiáng)度的前提下，為滿足 輪輞在滾壓成型變形過(guò)程的復(fù)雜變形的要求，將擴(kuò)孔率提高到165%以上，且合金元素少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明主要的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不能滿足汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的要求，即 成型性差，僅采用延伸率反映鋼板成型性的優(yōu)劣的不足，提供一種具有在保證下屈服強(qiáng)度 彡240MPa、抗拉強(qiáng)度不低于380MPa的前提下，并使延伸率A彡40%，擴(kuò)孔率彡165%以上，成 形性優(yōu)良，且成分簡(jiǎn)單的抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼及生產(chǎn)方法。
[0011] 實(shí)現(xiàn)上述目的的措施： 一種抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C: 0. 045^0. 075%, Si ^ 0. 05%,Mn ：0. 45^0. 75%, P ^ 0. 010%, S ^ 0. 008%, Als ：0. 015^0. 050%, N < 0. 005%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0012] 生產(chǎn)一種抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼的方法，其步驟： 1) 進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉； 2) 在LF爐中進(jìn)行處理，并按照0. 65~0. 75Kg/噸鋼加入Si-Ca線，加入速度為250? 300m/min ； 3) 連鑄成坯并對(duì)鑄坯加熱，并控制：預(yù)加熱段溫度在35(T450°C，一加熱段溫度在 95(Tl050°C，二加熱段溫度在119(Tl250°C，均熱段溫度在118(Tl220°C;總加熱時(shí)間控制在 15(T200min; 4) 進(jìn)行熱軋：控制粗軋結(jié)束溫度在108(Tll2(TC，控制精軋終軋溫度在88(T910°C ; 5) 進(jìn)行快速冷卻：按照冷卻速度在25飛(TC /s冷卻至卷取溫度； 6) 進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在60(Γ660? ; 7) 進(jìn)行精整及后工序。
[0013] 本發(fā)明中各組分及主要工藝的作用及控制的理由： 碳：碳是廉價(jià)的固溶強(qiáng)化元素。根據(jù)本鋼種的應(yīng)用范圍，主要用于加工汽車(chē)車(chē)輪等 零件，要求材料在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)，具有良好的延伸率和成型性能。如果其含量小于 0. 045%，則不能滿足材料強(qiáng)度的要求；如果其含量大于0. 075%，則不能滿足材料的良好成 型性能。所以，將其含量限定在〇. 045?0. 075%范圍。
[0014] 硅：在本發(fā)明中，如果其含量超過(guò)0. 05%，由于硅在高溫下會(huì)產(chǎn)生粘黏性很高的紅 色氧化皮黏附在鋼板表面，與鋼板基本強(qiáng)烈嚙合，使除鱗水難以去除，故在軋鋼過(guò)程中，氧 化鐵皮會(huì)被壓入鋼板基體，在鋼板表面形成大面積紅銹，酸洗后，氧化皮脫落，形成壓坑而 惡化熱軋鋼板的表面質(zhì)量。車(chē)輪作為外觀件，對(duì)此類(lèi)缺陷是不可接受的。所以，將其含量限 定在0. 05%以下，且越低越好。
[0015] 錳：猛是提高強(qiáng)度和韌性最有效的元素。如果其含量小于0. 45%，則不能滿足材料 強(qiáng)度要求；但是添加多量的錳，會(huì)增加鋼的淬透性，由于焊接硬化層的出現(xiàn)而使裂紋敏感性 增高，且增加鋼材的合金成本。鑒于此，將其上限定為0. 75%，所以，將其含量限定在0. 45? 0· 75%范圍。
[0016] 磷：為了避免材料的焊接性能、沖壓成形性能、韌性、二次加工性能發(fā)生惡化，設(shè)定 其含量上限為0. 010%。所以將其含量控制在0. 010%以下。
[0017] 硫：硫是非常有害的元素。鋼中的硫常以錳的硫化物形態(tài)存在，這種硫化物夾雜對(duì) 鋼的沖擊韌性是十分不利的，并造成性能的各向異性，因此，需將鋼中硫含量控制得越低越 好?；趯?duì)鋼板沖壓成形工藝和制造成本的考慮，擬將鋼中硫含量控制在0. 008%以下。
[0018] 鋁：鋁是為了脫氧而添加的，當(dāng)Als含量不足0. 015%時(shí)，不能發(fā)揮其效果；另一方 面，由于添加多量的鋁容易形成氧化鋁團(tuán)塊，所以，規(guī)定Als上限為0. 050%。因此，Als含量 限定在0. 015?0. 050%范圍。
[0019] 氮：氮元素會(huì)與其它元素形成夾雜物，影響鋼板的成形性，同時(shí)對(duì)焊接性能有影 響，所以，將其含量限定在0. 005%以下。
[0020] 關(guān)于加熱溫度，通過(guò)嚴(yán)格控制加熱爐中預(yù)加熱段、一加熱段、二加熱段和均熱段的 溫度和總體加熱時(shí)間，可以精確控制鋼板的最終力學(xué)性能。
[0021] 關(guān)于進(jìn)行分段軋制，并控制粗軋結(jié)束溫度在108(Tll2(TC，控制精軋終軋溫度在 87(T90(TC也是本發(fā)明的關(guān)鍵工序。這是因?yàn)槿绻周埥Y(jié)束溫度低于1080°C，則無(wú)法保證精 軋終軋溫度達(dá)到設(shè)定值，增大軋制負(fù)荷，增加能耗；如高于1120°C，則會(huì)產(chǎn)生較多的氧化鐵 皮，影響鋼材的表面質(zhì)量。如果精軋終軋溫度低于870°C，則會(huì)在材料的二相區(qū)內(nèi)進(jìn)行軋制， 造成混晶等缺陷；如高于900°C，則鋼材的原始奧氏體晶粒會(huì)過(guò)于粗大，降低鋼材的強(qiáng)度。
[0022] 本發(fā)明工藝采用中段快速冷卻方式，按照冷卻速度為25~50°C /秒進(jìn)行冷卻，冷卻 到60(T66(TC，通過(guò)快速冷卻實(shí)現(xiàn)以水代合金的思想，達(dá)到以少量的Mn合金精確控制鋼板 力學(xué)性能。
[0023] 本發(fā)明在本【技術(shù)領(lǐng)域】引入擴(kuò)孔率這一指標(biāo)，是因?yàn)闇y(cè)量擴(kuò)孔率的試驗(yàn)過(guò)程可以很 好的模擬車(chē)輪沖壓過(guò)程中的翻邊工藝，因此該指標(biāo)能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)車(chē)輪鋼的延伸凸緣性能。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在成分簡(jiǎn)單的情況下，既能保證下屈服強(qiáng)度彡240MPa、抗 拉強(qiáng)度不低于380MPa，并能使延伸率A由現(xiàn)有的30%提高為不低于40% ;擴(kuò)孔率由現(xiàn)有的不 超過(guò)150%提高到> 165%，更有益于良好的成型性能。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面對(duì)本發(fā)明予以詳細(xì)描述： 表1為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的成分取值列表； 表2為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的主要工藝參數(shù)列表； 表3為本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的性能檢測(cè)情況列表。
[0026] 本發(fā)明各實(shí)施例按照以下步驟生產(chǎn)： 1) 進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉； 2) 在LF爐中進(jìn)行處理，并按照0. 65~0. 75Kg/噸鋼加入Si-Ca線，加入速度為250? 300m/min ； 3) 連鑄成坯并對(duì)鑄坯加熱，并控制：預(yù)加熱段溫度在35(T450°C，一加熱段溫度在 95(Tl050°C，二加熱段溫度在119(Tl250°C，均熱段溫度在118(Tl220°C;總加熱時(shí)間控制在 15(T200min; 4) 進(jìn)行熱軋：控制粗軋結(jié)束溫度在108(Tll2(TC，控制精軋終軋溫度在88(T910°C ; 5) 進(jìn)行快速冷卻：按照冷卻速度在25飛(TC /s冷卻至卷取溫度； 6) 進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在60(Γ660? ; 7) 進(jìn)行精整及后工序。
[0027] 表1本發(fā)明各實(shí)施例及對(duì)比例的成分取值列表（wt%)

【權(quán)利要求】
1. 一種抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼，其化學(xué)成分及重量百分比含量為：C: 0.045^0. 075%,Si ^ 0. 05%,Μη ：0.45^0. 75%,Ρ ^ 0. 010%,S ^ 0. 008%, Als ：0. 015^0. 050%, N < 0. 005%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2. 生產(chǎn)權(quán)利要求1所述的一種抗拉強(qiáng)度> 380MPa級(jí)汽車(chē)輪輞用鋼的方法，其步驟： 1) 進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉； 2) 在LF爐中進(jìn)行處理，并按照0. 65~0. 75Kg/噸鋼加入Si-Ca線，加入速度為250? 300m/min ； 3) 連鑄成坯并對(duì)鑄坯加熱，并控制：預(yù)加熱段溫度在35(T450°C，一加熱段溫度在 95(Tl050°C，二加熱段溫度在119(Tl250°C，均熱段溫度在118(Tl220°C;總加熱時(shí)間控制在 15(T200min ; 4) 進(jìn)行熱軋：控制粗軋結(jié)束溫度在108(Tll2(TC，控制精軋終軋溫度在88(T910°C ; 5) 進(jìn)行快速冷卻：按照冷卻速度在25飛0°C /s冷卻至卷取溫度； 6) 進(jìn)行卷取，控制卷取溫度在60(Γ660? ; 7) 進(jìn)行精整及后工序。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK104294144SQ201410530307
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】趙江濤, 劉斌, 王立新, 劉永前, 周祖安, 彭濤, 劉登文, 楊海林 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司