[发明专利]420MPa级汽车车轮用钢及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于汽车用钢技术领域，具体是指一种抗拉强度在420MPa级汽车车轮用热轧钢及其生产方法。

背景技术

随着我国汽车行业的迅猛发展，作为汽车主要构件之一的车轮，其设计和制造水平也随之不断升级。现代化的汽车车轮不仅要求坚固耐用，外形美观，同时出于节能降耗的考虑，越来越采用轻便复杂化的设计，从车轮设计上更趋于复杂，因此也要求制造车轮用的钢材具有良好的成型性能，能够满足车轮零件在冲压成型时复杂变形的要求。

经初步检索，专利申请号为200710158965.3的发明专利，公开了一种车轮钢及其冶炼方法，用于车辆车轮。其成分含量为：C为0.09～0.12％，Si为0.10～0.15％，Mn为0.85～1.00％，Nb为0.005～0.05％，P≤0.012％，O≤0.005％，S≤0.012％，余量为Fe和不可避免的杂质。其工艺特征是，通过铁水预处理、转炉冶炼和炉外精炼及常规轧制步骤冶炼成该车轮钢。从成分设计上看，该申请的碳元素含量相对较高，硫元素含量较高，对钢材的成型性能有较大影响，会导致钢材在加工成车轮的过程中容易出现开裂现象。

发明内容

本发明主要的目的在于提供一种抗拉强度在420MPa级汽车车轮用热轧钢及其生产方法，该钢具有良好的加工成型性能，而且其制备方法操作操作简单，能耗低。

为实现上述目的，本发明的420MPa级汽车车轮用钢，其化学成分按重量百分比计为：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％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述420MPa级汽车车轮用钢的化学成分按重量百分比计为：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％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的420MPa级汽车车轮用钢的生产方法，按通常纯净钢工艺进行，包括转炉冶炼、LF炉精炼、连铸、铸坯加热、轧制、层流冷却、卷取、精整的步骤，其特殊之处在于：

在LF炉精炼处理时，按照0.65～0.75Kg/t钢加入Si—Ca线，加入速度为250～300m/min；

铸坯加热温度控制在1230～1270℃；

控制粗轧结束温度在1060～1100℃，控制精轧终轧温度在830～870℃；

层流冷却时首先按照第一冷却速度为20～35℃/s进行冷却，当冷却到温度为650～700℃时，再按照第二冷却速度为10～15℃/s进行冷却，冷却到580～620℃，并控制冷却水水温在15～35℃；

卷取温度在580～620℃。

本发明420MPa级汽车车轮用钢中各元素含量控制的机理及作用和生产过程中工艺参数设置原理如下：

碳：碳是廉价的固溶强化元素。根据本钢种的应用范围，主要用于加工汽车车轮等零件，要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的延伸率和成型性能。如果其含量小于0.05％，则不能满足材料强度的要求；如果其含量大于0.09％，则不能满足材料的良好成型性能。所以，将其含量限定在0.05～0.09％范围，优选为0.07～0.08％。

硅：硅是廉价而有效的钢液脱氧元素。添加低于0.15％的硅是为了维持母材强度、进行预脱氧，如果其含量超过0.15％，则会恶化热轧钢板的表面质量，影响车轮零件的外观，所以，将其含量限定在0.15％以下，优选为≤0.12％。

锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素。如果其含量小于0.50％，则不能满足材料强度要求；但是添加多量的锰，会导致增加钢的淬透性，由于焊接硬化层的出现而使裂纹敏感性增高，且增加钢材的合金成本。鉴于此，将其上限定为0.90％，所以，将其含量限定在0.50～0.90％范围，优选为0.60～0.75％。

磷：为了避免材料的焊接性能、冲压成形性能、韧性、二次加工性能发生恶化，设定其含量上限为0.020％。所以将其含量控制在0.020％以下，优选为0.015％以下。

硫：硫是非常有害的元素。钢中的硫常以锰的硫化物形态存在，这种硫化物夹杂对钢的冲击韧性是十分不利的，并造成性能的各向异性，因此，需将钢中硫含量控制得越低越好。基于对钢板冲压成形工艺和制造成本的考虑，拟将钢中硫含量控制在0.008％以下。