420MPa級汽車車輪用鋼及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗拉強度在420MPa級汽車車輪用熱軋鋼及其生產(chǎn)方法。該鋼的化學(xué)成分按重量百分比計為：C：0.05～0.09％，Si≤0.15％，Mn：0.50～0.90％，P≤0.020％，S≤0.008％，Als：0.020～0.060％，Nb：0.010～0.025％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其生產(chǎn)方法，按通常純凈鋼工藝進(jìn)行，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、鑄坯加熱、軋制、層流冷卻、卷取、精整的步驟。該鋼具有良好的加工成型性能，而且其制備方法操作操作簡單，能耗低。
【專利說明】420MPa級汽車車輪用鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車用鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種抗拉強度在420MPa級汽車車輪用熱軋鋼及其生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，作為汽車主要構(gòu)件之一的車輪，其設(shè)計和制造水平也隨之不斷升級?，F(xiàn)代化的汽車車輪不僅要求堅固耐用，外形美觀，同時出于節(jié)能降耗的考慮，越來越采用輕便復(fù)雜化的設(shè)計，從車輪設(shè)計上更趨于復(fù)雜，因此也要求制造車輪用的鋼材具有良好的成型性能，能夠滿足車輪零件在沖壓成型時復(fù)雜變形的要求。
[0003]經(jīng)初步檢索，專利申請?zhí)枮?00710158965.3的發(fā)明專利，公開了一種車輪鋼及其冶煉方法，用于車輛車輪。其成分含量為:C為0.09~0.12%,Si為0.10~0.15%,Mn為0.85 ~1.00%, Nb 為 0.005 ~0.05%, P ≤ 0.012%, O ≤ 0.005%, S ≤ 0.012%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。其工藝特征是，通過鐵水預(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輪 鋼。從成分設(shè)計上看，該申請的碳元素含量相對較高，硫元素含量較高，對鋼材的成型性能有較大影響，會導(dǎo)致鋼材在加工成車輪的過程中容易出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要的目的在于提供一種抗拉強度在420MPa級汽車車輪用熱軋鋼及其生產(chǎn)方法，該鋼具有良好的加工成型性能，而且其制備方法操作操作簡單，能耗低。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的420MPa級汽車車輪用鋼，其化學(xué)成分按重量百分比計為:C:0.05 ~0.09%, Si ≤0.15%, Mn:0.50 ~0.90%, P ≤0.020%, S ≤0.008%, Als:0.020~0.060%, Nb:0.010~0.025%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0006]優(yōu)選地，所述420MPa級汽車車輪用鋼的化學(xué)成分按重量百分比計為:C:0.07~0.08 %, Si ≤ 0.12 %, Mn:0.60 ~0.75 %，P ≤ 0.015 %，S ≤0.008 %, Als:0.040 ~0.050%, Nb:0.010~0.025%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0007]本發(fā)明的420MPa級汽車車輪用鋼的生產(chǎn)方法，按通常純凈鋼工藝進(jìn)行，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、鑄坯加熱、軋制、層流冷卻、卷取、精整的步驟，其特殊之處在于:
[0008]在LF爐精煉處理時，按照0.65~0.75Kg/t鋼加入Si—Ca線，加入速度為250~300m/min ；
[0009]鑄坯加熱溫度控制在1230~1270°C ；
[0010]控制粗軋結(jié)束溫度在1060~1100°C，控制精軋終軋溫度在830~870°C ；
[0011]層流冷卻時首先按照第一冷卻速度為20~35°C /s進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻到溫度為650~700°C時，再按照第二冷卻速度為10~15°C/s進(jìn)行冷卻，冷卻到580~620°C，并控制冷卻水水溫在15~35°C ；
[0012]卷取溫度在580~620°C。
[0013]本發(fā)明420MPa級汽車車輪用鋼中各元素含量控制的機(jī)理及作用和生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)設(shè)置原理如下:
[0014]碳:碳是廉價的固溶強化元素。根據(jù)本鋼種的應(yīng)用范圍，主要用于加工汽車車輪等零件，要求材料在滿足強度要求的同時，具有良好的延伸率和成型性能。如果其含量小于
0.05%，則不能滿足材料強度的要求；如果其含量大于0.09%，則不能滿足材料的良好成型性能。所以，將其含量限定在0.05~0.09%范圍，優(yōu)選為0.07~0.08%。
[0015]硅:硅是廉價而有效的鋼液脫氧元素。添加低于0.15%的硅是為了維持母材強度、進(jìn)行預(yù)脫氧，如果其含量超過0.15 %，則會惡化熱軋鋼板的表面質(zhì)量，影響車輪零件的外觀，所以，將其含量限定在0.15%以下，優(yōu)選為< 0.12%。
[0016]錳:錳是提高強度和韌性最有效的元素。如果其含量小于0.50%，則不能滿足材料強度要求；但是添加多量的錳，會導(dǎo)致增加鋼的淬透性，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0.90%，所以，將其含量限定在
0.50~0.90%范圍，優(yōu)選為0.60~0.75%。
[0017]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0.020%。所以將其含量控制在0.020%以下，優(yōu)選為0.015%以下。
[0018]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。基于對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。
[0019]鋁:鋁是為了脫氧而添加的，當(dāng)Als含量不足0.020%時，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0.060%。因此，Als含量限定在0.020~0.060%范圍，優(yōu)選為0.040~0.050%。
[0020]鈮:鈮主要通過細(xì)化晶粒和沉淀析出強化來提高鋼的強度，是強烈的碳、氮化合物形成元素，在鋼中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奧氏體晶粒的長大，最終使鐵素體晶粒尺寸變小，細(xì)化組織。當(dāng)其含量低于0.010%時，不能滿足材料高強度的要求；而加入的鈮高于0.025%時，已能滿足其強度與成型性能的要求，若再添加，合金成本會顯著上升。所以，根據(jù)鋼種的性能目標(biāo)要求，將其含量限定在0.010~0.025%范圍。
[0021]除了對以上化學(xué)成分的范圍作了限定以外，從提高焊接性、經(jīng)濟(jì)性的觀點出發(fā)，本發(fā)明未添加Cu、N1、Cr、Mo等貴重合金元素。
[0022]本發(fā)明的生產(chǎn)方法中，進(jìn)行分段軋制，并控制粗軋結(jié)束溫度在1060~1100°C，控制精軋終軋溫度在830~870°C也是本發(fā)明的關(guān)鍵工序。這是因為，對于本發(fā)明組分的鋼，如果粗軋結(jié)束溫度低于1060°C，則無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1100°C，則會產(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830°C，則會在材料的二相區(qū)內(nèi)進(jìn)行軋制，造成混晶等缺陷；如高于870°C，則鋼材的原始奧氏體晶粒會過于粗大，降低鋼材的強度。
[0023]本發(fā)明工藝采用變速冷卻進(jìn)行層流冷卻，即首先按照冷卻速度為20~35V /秒進(jìn)行冷卻，是為了在材料的再結(jié)晶晶粒還未開始長大時及時進(jìn)行冷卻，避免產(chǎn)生粗大的組織，使材料獲得細(xì)小的金相組織；當(dāng)冷卻到溫度為650~700°C時，再按照冷卻速度為10~15°C /秒進(jìn)行冷卻，冷卻到580~620°C，這樣有利于等到均勻的金相組織，使碳化物等析出物能夠均勻彌散分布在鋼基中，保證材料具備良好的成型性能。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，所生產(chǎn)的車輪鋼在具有下屈服強度ReL ^ 290Mpa，抗拉強度Rm達(dá)到420~520MPa之間，伸長率A≥28%的同時，其擴(kuò)孔率達(dá)到130%以上(含130% )，具有良好的成型性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明420MPa級汽車車輪用鋼金相組織圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明420MPa級汽車車輪用鋼予以詳細(xì)說明。
[0027]各實施例所選420MPa級汽車車輪用鋼的化學(xué)成分按重量百分比計如表1所示(余量為Fe及不可避免的雜質(zhì))；
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種420MPa級汽車車輪用鋼，其特征在于，它的化學(xué)成分按重量百分比計為:C:0.05 ~0.09%, Si ^ 0.15%,Mn:0.50 ~0.90%，P ≤ 0.020%，S ≤0.008%,Als:0.020 ~0.060%, Nb:0.010~0.025%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的420MPa級汽車車輪用鋼，其特征在于，它的化學(xué)成分按重量百分比計為:C:0.07 ~0.08 %，Si ≤ 0.12 %，Mn:0.60 ~0.75 %，P ≤ 0.015 %，S≤0.008%,Als:0.040~0.050%,Nb:0.010~0.025%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
3.一種420MPa級汽車車輪用鋼的生產(chǎn)方法，按通常純凈鋼工藝進(jìn)行，包括轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、連鑄、鑄坯加熱、軋制、層流冷卻、卷取、精整的步驟，其特征在于: 所述LF爐精煉處理時，按照0.65~0.75Kg/t鋼加入Si — Ca線，加入速度為250~300m/min ； 所述鑄坯加熱溫度控制在1230~1270°C ； 所述軋制時，粗軋結(jié)束溫度在1060~1100°C，精軋終軋溫度在830~870°C ； 所述卷取溫度在580~620°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的420MPa級汽車車輪用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述層流冷卻時首先按照 第一冷卻速度為20~35°C /s進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻到溫度為650~700°C時，再按照第二冷卻速度為10~15°C /s進(jìn)行冷卻，冷卻到580~620°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的420MPa級汽車車輪用鋼的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述層流冷卻時，冷卻水水溫在15~35°C。
【文檔編號】C21D8/02GK104032215SQ201410238359
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】劉斌, 趙江濤, 周祖安, 劉永前, 王立新, 彭濤, 楊海林, 黃成紅 申請人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司