[发明专利]一种汽车车轮用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工艺技术领域，尤其涉及一种540MPa级扩孔性优异的汽车车轮用钢及其生产方法。

背景技术

近几年，随着国内汽车工业的高速发展，载重汽车也正向着大吨位的方向改进，因此对汽车车轮的承载强度亦提出了更高的要求。而强度的提高必然对其成形性造成一定影响，促使汽车车轮行业在钢板的材质要求上也越来越苛刻。所以如何能够在提高钢板强度的前提下，既不损害其成形性，同时能够进一步降低成本，减减轻重量，降低油耗便成为目前亟待解决的重要课题。

车轮成形的关键工序是三次正反拉延，因此，要求钢板具有良好的延伸凸缘性，它是评价车轮钢成形性的重要特征，通常采用扩孔率λ进行评价。扩孔率λ采用平底凸模法测定，即在尺寸为100×100×3mm板材中心冲出φ10mm圆孔，凸、凹模相互压紧，凹模圆角为4.5mm，用顶角为60°的锥形冲头冲压，直至预制孔边缘有明显的穿透裂纹为止。

扩孔率计算公式为：λ=（Df—Di）*100%/Di

公式中，λ为扩孔率，Di为原始孔径，Df为实验终止时中心孔径。

“钛在汽车轮钢中的作用及合金化工艺探讨”（《钢铁》，Vol.36(2001),p.48）介绍，在制造汽车车轮用钢时加入Ti，含量为0.05～0.12%，抗拉强度为430～470MPa。“鞍钢ASP线汽车车轮用钢的研制”（《汽车工艺与材料》,Vol.6(2004),p.57）记述，在制造汽车车轮用钢时加入≤0.03%Nb，热轧后抗拉强度为460MPa。申请号200810026023.4的专利中提到，加入Nb、Ti等贵重元素，不仅其合金成本高，而且其强度级别相对较低，另外加入Nb、Ti等合金元素会降低钢板的扩孔率，导致成形性下降。

专利公开号CN101490295A公开了一种“拉伸凸缘性和疲劳性能优异的高强度钢板”，同样未解决钢种机械性能较低的问题，需要添加稀土、Nb、Ti等贵金属元素，不仅增加了生产成本，同时存在扩孔率较低的缺陷。

发明内容

本发明旨在提供一种强度高，成本低，扩孔成型性优异，可减轻车身重量，降低汽车油耗的540MPa级汽车车轮用钢及其生产方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种汽车车轮用钢，其特征在于，540MPa级汽车车轮用钢化学成分wt%为：C0.07%～0.1%、Si0.15%～0.3%、Mn1.3%～1.6%、P＜0.02%、S＜0.005%，余量为Fe和不可避免的杂质。

一种汽车车轮用钢的生产方法，其具体步骤为：

1、采用铁水预脱硫，转炉顶底复合吹炼，底吹Ar搅拌时间大于5分钟，RH炉进行成分微调、真空循环脱气处理，连铸采用低碳钢保护渣，全程吹Ar保护浇铸。

2、将连铸坯经加热炉加热至1200～1300℃，并保温2～3小时。

3、粗轧开轧温度1100～1250℃，终轧温度＞1000℃。

4、精轧机入口温度950～990℃，终轧温度780～820℃，未再结晶阶段压下率＞60%。

5、采用层流冷却工艺，以25～30℃/s冷却速度快速冷却，终冷至450～500℃进行卷取。

本发明高强车轮用钢的成分设计说明：

C：为保证具有较大的铁素体析出量，碳含量要低。如果碳含量高时由于铁素体相变温度低，铁素体转变被抑制，不利于奥氏体和铁素体两相分离，同时影响钢板的成形性和焊接性能。而当碳含量过低时，会导致强度和疲劳寿命降低。因此，选在0.07%～0.1%之间。

Si：作为铁素体的稳定元素，它在高温下增加了碳在奥氏体中的活度，有利于铁素体中的碳向奥氏体内部扩散，增加了奥氏体向铁素体转变的驱动力，促进了铁素体转变，增加了组织中铁素体的体积分数；同时Si是低碳钢中铁素体的主要强化元素之一，通过固溶强化提高铁素体基体的强度，从而缩小铁素体与贝氏体两相之间的硬度差，因此适当提高Si含量，可使两相硬度差减小，使两相在塑性变形阶段表现出一定的相容性，即在裂纹扩展过程中，铁素体产生较大塑性变形的同时，贝氏体也可能产生屈服，改善了钢的塑性和韧性，此外，Si作为非碳化物的形成元素，也促进性了渗碳体颗粒的再细化，有利于获得强度和成形性能的优良组织；另外，若Si量过剩，则上述作用饱和，产生热脆性等问题发生。因此，选在0.15～0.3%之间。