[发明专利]一种高强度耐疲劳钢材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢，特别是一种用于制造重卡、轻卡等载重车的车架纵梁、横梁等结构件的高强度耐疲劳钢材及其制造方法，属特种钢及其冶炼技术领域。

背景技术

汽车大梁作为汽车的重要承重部件，其使用寿命将直接决定着整车的使用期限。汽车大梁钢的使用条件决定了该钢种必须具有一定的强韧性、良好的冷弯性能、耐疲劳性能，尤其是抗疲劳性能是该类钢材重要的性能指标之一。同时该种钢材还应具有较好的低温冲击韧性，此外，对板形，尺寸精度都有较高要求。

目前国内的宝钢、武钢、鞍钢等企业在汽车大梁钢研究上起步较早。宝钢集团梅山钢铁公司采用铌钛微合金化生产的汽车大梁钢BM510L，金相组织均匀，力学性能波动小，具有良好的成型性能、抗疲劳性能及低温韧性，其疲劳试验的设备为10HFP1478疲劳试验机，疲劳极限为447N/mm²(参见《梅山科技》2005年第1期万兰凤P27-32)。武钢新型含Nb汽车大梁板WL510钢实际化学成分为：C％：0.08～0.11，Si％：0.10～0.30，Mn％：1.32～1.50，P％：0.009～0.024，S％：0.001～0.03，Nb％：0.010～0.030。WL510钢的疲劳试验在“PLG-100高频疲劳试验机”上进行的，疲劳极限为450Mpa(参见《特殊钢》，2002年第23卷增刊钟定忠P56-58。)现有的汽车大梁钢疲劳极限值均不太理想。

中国发明专利文件CN1824816(申请号200510024059.5)公开了“一种加长型汽车大梁用钢及其制造方法”，其化学成分的重量百分比为：C％：0.07～0.12，Si％：0.15～0.40，Mn％：1.00～1.50，P％≤0.025，S％≤0.015，Nb％：0.020～0.050，V％：0.025～0.050，Ti％：0.010～0.030，微量Ca，其余为铁和残余的微量杂质。连铸成板坯，热轧采用控轧控冷工艺，板坯加热至1180～1250℃，粗轧后温度1020℃～1060℃，终轧温度为840℃～880℃，轧后的板卷经层流冷却快速冷却到560℃～620℃卷取温度范围，下屈服强度≥355MPa，抗拉强度510～586Mpa，延伸率≥24％。该发明采用了添加多元微合金Nb-V-Ti，总量较高，成本上升，仍无法满足市场对于高强度耐疲劳特种钢的需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高强度耐疲劳钢材及其制造方法。

本发明的技术方案如下：

一种高强度耐疲劳钢材，钢的化学成分如下，均为重量百分比：

C％：0.07～0.13，Si％：0.15～0.35，Mn％：1.0～1.3，P％≤0.025，S％≤0.010，Nb％：0.015～0.020，Ti％：0.010～0.025，Alt％：0.015～0.050，其余为Fe和残余的微量杂质。

本发明钢成分的确定，首先保证强度的要求，其次是冷弯成型性能，最后考虑用户使用性能。基于强度、冲击韧性以及汽车大梁钢性能的要求，控制碳含量在0.07～0.13％，Mn在1.0～1.3％范围内，添加Nb、Ti微合金化提高强度，控制Nb：0.015～0.020％，Ti：0.010～0.025％。为保证钢水的洁净度，本发明还对S、P、Al等元素提出了控制要求，P≤0.025％，S≤0.010％，Alt：0.015～0.050％。

上述的高强度耐疲劳钢，优选的，钢的化学成分如下，均为重量百分比：

C％：0.09，Si％：0.22，Mn％：1.07，P％≤0.001，S％≤0.010，Nb％：0.019，Ti％：0.020，Alt％：0.028，其余为Fe和残余的微量杂质。

一种高强度耐疲劳钢材的制造方法，包括铁水脱硫预处理、顶底复吹转炉冶炼、LF精炼、板坯连铸、轧制；铁水脱硫后进入转炉冶炼并脱氧及合金化处理，然后进入精炼炉精炼并喂入Si-Ca线进钙化处理，精炼后的钢水由连铸机进行全程保护浇注，连铸坯再轧制得成品，其特征在于钢的化学成分按重量百分比如下：