[发明专利]高性能汽车不锈钢轮毂及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车轮毂及制造方法，特别是不锈钢轮毂及制造方法，属于汽车车轮部件技术领域。 

背景技术

汽车轮毂作为汽车的一个重要零件，对提高汽车的平稳性、安全性，特别是对提高高档汽车的性能至关重要。在有污染、野外环境、恶劣气候等条件下，对汽车轮毂则有更高的要求。现有汽车轮毂由铝合金材料经熔炼、铸造、热处理、机加工和表面涂装等步骤制作而成。铝合金材料强度较低，抗震、抗腐蚀性能较差，影响汽车的平衡性、安全性，使用寿命较短。日本汽车行业对铝合金轮毂明确规定，正常条件下行驶5年一换，雪地条件下行驶1年一换。我国汽车行业虽未明确规定，但铝合金轮毂也要根据使用情况及时更换，造成汽车运行成本提高。另外，铝合金轮毂需要进行电镀，化学着色，喷漆等涂装处理，不但使加工工艺复杂，也会造成环境污染。 

目前，在汽车制造行业中，不锈钢材料已经应用在汽车排气系统、汽车燃油箱、汽车车架、汽车装饰件和其它零部件的制造上，但至今未见到国内外有不锈钢汽车轮毂的报道，更缺少规范、合理的不锈钢轮毂的制造方法。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有以铝合金为材料，采用常规工艺制作的汽车铝合金轮毂的不足之处，提供一种能提高汽车平衡性，安全性，延长使用寿命，降低汽车运行成本的高性能汽车不锈钢轮毂，并提供用材配料科学、合理、工艺简化、规范、易操作、无污染的不锈钢轮毂制造方法。 

本发明的技术方案是：高性能汽车不锈钢轮毂为不锈钢铸件，所用不锈钢材料是以铁为基体，含有C、Si、Cr、Ni、Mn主要化学成分的奥氏体型不锈钢。其化学成分及质量百分比含量为：C 0.06～0.08，Si0.10～1.00，Mn 6.00～8.00，P 0.01～0.045，S 0.01～0.03，Ni 3.00～5.00，Cr 16.00～18.00，Cu 2.00～3.00，N 0.10～0.18，其余为Fe及不可避免杂质。

上述奥氏体型不锈钢也可采用牌号为0Cr18Ni9或0Cr17Ni12Mo2的不锈钢(可分别由代号304或316表示)。 

本发明技术方案的另一方面是：上述不锈钢轮毂制造方法是将合金材料经熔化精炼——精密铸造——X射线探伤——热处理——机械加工——表面处理主要步骤制作而成，其改进之处是将以铁为基体，含有C、Si、Cr、Ni、Mn主要化学成分的不锈钢合金材料按步骤顺序进行操作，所述熔化精炼步骤中，待合金材料全熔后，钢液温度设定在1540℃～1570℃，开始脱氧精炼，精炼期真空度为1～1.33Pa，精炼时间为30～35min，出钢温度为1480℃～1530℃，所述精密铸造采用压力为0.03～0.08MPa的低压铸造，所述热处理在压力为0.01～0.05MPa的真空热处理炉中进行，炉温控制在1050℃～1080℃，时间5～10min，所述机械加工是在高精度数控机床上进行无切削液、小进刀量、切削速度为800～1000r/min的先钻后车的机加工，所述表面处理为镜面冷抛光处理。 

上述精密铸造步骤中，最好采用四开模的模具，并用水和气进行冷却，冷至常温后脱模。 

根据以上技术方案，本发明的汽车轮毂采用含有C、Si、Cr、Ni、Mn主要化学成分的奥氏体型不锈钢铸件，其抗拉、抗压强度、硬度、韧性、抗震、抗腐蚀、抗氧化等综合性能比铝合金轮毂有显著提高，轮毂长期使用不会变形、缺损、锈蚀，能提高汽车的平稳性、安全性，使用寿命15年以上，而且表面光滑美观，尤其适合高档汽车和有污染、恶劣气候条件下行驶的特殊要求。在不锈钢中，铬、镍是使其获得优良特性的最主要合金元素，铬使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的铬氧化 膜，以防止金属内部受到腐蚀破坏，一般含量不少于13％，镍是形成奥氏体组织的首选元素，除了能形成稳定的奥氏体外，还可增强不锈钢钝化膜稳定性，提高钢的耐蚀性、塑性、韧性，降低脆性转变温度，提高抗低温和抗磁性能，并使钢具有良好的冷成型和加工工艺性，因此适当提高铬、镍的含量，有利于提高轮毂的综合性能。但镍的价格昂贵，可增加锰和氮元素，以代替镍，然而锰、氮的加入会影响钢的冷加工性能和易产生气孔，其加入量必须合理控制。铜也可提高不锈钢的不锈性和耐蚀性，并可改善钢的塑性和冷成型性，加入过量则使钢的热加工性能变坏，也要严格控制。基于上述考虑，本发明采用提Mn降Ni，添加Cu元素，适当控制C、N含量的技术措施，确定了不锈钢化学成分及含量的优选方案，使汽车轮毂的综合性能得到进一步提高。