[发明专利]一种延伸凸缘性优异的高强度汽车车轮用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于钢材制造技术领域，主要应用于汽车车轮用钢板的生产，特别涉及一种延伸凸缘性优异、成本低、疲劳寿命长的高强度热轧钢板及其生产方法。

背景技术

近几年随着国内汽车工业的大力发展，载重汽车向着大吨位方向发展，相应的车轮需要承受更高的强度和疲劳应力，车轮恶劣的使用条件要求钢板具备高强度、良好的塑韧性和高的耐疲劳性能，而强度的提高对其成形性的损害是必然的，故高强度钢无法用于复杂车轮的成形，其应用面较窄，所以如何能够提高钢板强度，而不损害其成形性成为目前亟待解决的课题；

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。本发明中描述的扩孔率采用平底凸模法测定，即在尺寸为100mm*100mm*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。

扩孔率计算公式定义为：

λ＝(D_f—D_i)*100％/D_i

公式中，λ为扩孔率，％；D_i为原始孔径，mm；D_f为实验终止时中心孔径，mm。

钢中夹杂物是普遍存在的，它们的形态、尺寸大小、分布状态对钢的机械性能、成形性有很大的影响。特别是MnS夹杂，由于MnS这种延伸的硫化物类夹杂物熔点低、易变性，若受到反复变形，则在位于表层或其附近延伸的粗大MnS类夹杂物的周边产生内部缺陷，以龟裂的形式传播而使疲劳性能下降，而且长条形的粗大MnS类夹杂物容易成为扩孔加工时产生破裂的起点，另外还有棱角形的脆性Al₂O₃夹杂物，都对其延伸凸缘性损害较大，为此，希望尽量使钢中夹杂物形成微细球状。

由于稀土元素与氧和硫的亲和力显著大于Mn和Al，容易与氧、硫发生共轭反应，生成小球状的RE₂O₂S、RE₂S₃、(RE)Al₁₁O₁₈和(RE)Al₂O₃等高熔点夹杂物，这些夹杂物在钢液中形成、长大，并可作为结晶核心，使钢液依附于夹杂物结晶，从而阻止了夹杂物的长大，使夹杂物细小、浑圆，均匀分布于晶内，细化晶粒，消除了沿晶界聚集分布的夹杂物对钢的损害，有效提高了钢板的延伸凸缘性。

另外由于加入稀土使夹杂物发生变性，减小了夹杂物周围的应力集中，明显减轻了夹杂物对基体的割裂作用，从而使疲劳裂纹在钢中形成的机会减少，进一步阻止了疲劳裂纹的扩展，提高了钢板的疲劳性能，延长了疲劳寿命。

CN101490295A公开了一种拉伸凸缘性和疲劳性能优异的高强度钢板，钢板中含有：C：0.03％～0.20％、Si：0.08％～1.5％、Mn：1.0％～3.0％、P：0.05％以下、S：0.0005％以上、N：0.0005％～0.01％、Als：0.01％以下、酸溶Ti：低于0.008％、Ce或La中的1种或2种的总计：0.0005％～0.04％。该专利所描述钢种在添加稀土元素的基础上再添加Nb、Ti等贵金属元素，增加了生产成本，同时扩孔率普遍在150％以内。

CN101082100A公开了延伸凸缘性优异的高强度钢板，钢板含有：C：0.10％～0.20％、Si：0.8％～2.5％、Mn：1.5％～2.5％、以及Al：0.01％～0.10％，并限制P低于0.1％、S低于0.002％，该钢板的扩孔率均小于80％，不适于复杂车轮的生产应用。

CN101078089A公开了延伸凸缘性优异的高强度热轧钢板及其制法，钢的化学成分含有：C：0.03％～0.10％、Si：0.2％～2.0％、Mn：0.5％～2.5％、Al：0.02％～0.10％、Cr：0.2％～1.5％、Mo：0.1％～0.5％，钢中的马氏体组织占比达80％以上，公开的钢种强度均在980MPa以上，其扩孔率均在100％以下，延伸凸缘性极差，该钢种的组织和强度都不适用于复杂形状的车轮成形。