CN107858598A - 一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢及生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量：C：0.05~0.07%，Si：0.15~0.30%，Mn：1.10~1.30%，P≤0.008%，S≤0.002%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.015~0.025%。生产方法：经转炉冶炼后进入氩站；连铸成坯后对铸坯加热；在LF炉进行精炼并钙处理；进行热轧；对轧制后的钢卷进行分段冷却；卷取；进行精整及后工序。本发明能有效的获得晶粒度为12.5级的细晶粒铁素体+珠光体组织，材料的下屈服强度≥355 MPa、抗拉强度在490~600MPa，延伸率能够达到A≥35%，经过电阻焊接后侧弯延伸率≥34%，使轮辋用钢的电阻焊接性能得到显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用钢及生产方法，具体属于抗拉强度为490MPa级轮辋用钢及生产方法。
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。钢制车轮由轮辐和轮辋两部分组成，其中轮辋零件需要经过电阻焊接及其后续扩胀过程，对高强度的轮辋用钢电阻焊接性能要求日益提高。钢材的电阻焊接性能可用焊接后侧弯延伸率来进行表征，一般的钢材随着强度的提升，侧弯延伸率呈现下降趋势，限制了高强度轮辋用钢的应用。
经初步检索，中国专利申请号为CN201010622948.2的文献，其公开了一种高强度高疲劳寿命重卡汽车用车轮钢及其制造方法。车轮钢的成分为：C：0.12～0.14％，Si≤0.05％，Mn：1.1～1.3％，P：0.008～0.015％，S≤0.003％，Alt：0.030～0.060％，Nb：0.015～0.025％，Ti：0.01～0.02％，O≤23ppm，N≤33ppm，余量为Fe及不可避免的杂质。制造工艺为：铁水预处理脱硫→顶底复吹转炉→LF炉精炼处理→板坯连铸→热轧→成品。从成分设计上看，该申请的碳元素含量相对较高，硅含量较低，由此影响了钢材的焊接性能，不利于后续轮辋零件的焊接和成形加工。
中国专利申请号为CN201410530307.2的文献，其不仅钢材的抗拉强度较低，仅为380MPa级别，而且由于钢材含硅元素≤0.15％，其不利于电阻焊接过程中杂质的去除，对焊后侧弯延伸率带来不利影响，也未提及钢材的电阻焊接性能。
中国专利申请号为CN201410238359.2的文献，钢材控制硅元素≤0.15％，其不利于电阻焊接过程中杂质的去除，对焊后侧弯延伸率带来不利影响，也未提及钢材的电阻焊接性能。
中国专利申请号为CN201010183475.0的文献，其添加了0.07～0.12％的碳元素，从而不利于钢材的焊接加工性能。
中国专利申请号为CN200710158965.3的文献，由于其添加了0.09-0.12％的碳元素，同时将硅元素限制在0.10～0.15％，同样不利于提高钢材的焊接性能。
发明内容
本发明在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证轮辋用钢抗拉强度大于49MPa的前提下，将钢材的焊后侧弯延伸率提高到34％以上，保证钢材具有良好的电阻焊接性能及加工成形性好的抗拉强度为490MPa级轮辋用钢及生产方法。
实现上述目的的措施：
一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量：C：0.05～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.10～1.30％，P≤0.008％，S≤0.002％，Als：0.020～0.060％，Nb：0.015～0.025％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地：Si重量百分比含量在0.17～0.28％。
优选地：Mn重量百分比含量在1.15～1.28％。
优选地：Als重量百分比含量在0.025～0.05％。
生产一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢的方法，其步骤：
1)经过转炉冶炼后进入氩站，并控制在氩站的底吹时间不低于4min；
2)在LF炉进行精炼并钙处理，按照0.6～0.8kg/t.s喂入Si-Ca丝；其后将钢水；
3)经连铸成坯后对铸坯进行加热：铸坯加热温度控制在1200～1230℃，加热时间不低于150min；
4)进行分段轧制：控制粗轧结束温度在1070～1110℃，控制精轧终轧温度在840～880℃；
5)对轧制后的钢卷进行分段冷却：第一段冷却速度为100～150℃/s，并冷却至730～780℃；第二段冷却速度为6～10℃/s，并冷却至620～660℃；
6)进行卷取，控制卷取温度在620～660℃；
7)进行精整及后工序。
优选地：步骤5)中第一段冷却速度为115～140℃/s，并冷却至730～770℃；第二段冷却速度为6～8.5℃/s，并冷却至620～655℃。
本发明中各元素及主要工序的作用及机理：
碳：碳是廉价的固溶强化元素。根据本钢种的应用范围，主要用于加工汽车轮辋等零件，需要进行电阻焊接和其后的扩胀变形，因此要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的焊接性和冷成形性能。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0.07％，则不能满足材料的良好焊接性能和成形性。所以，将其含量限定在0.05～0.07％范围。
硅：硅在本发明中作为有益元素添加，是本发明的关键技术点。轮辋用钢中添加微量Si元素，在轮辋零件闪光焊接时，可降低氧化铝等杂质的熔点，使其快速形成焊渣，并在扒渣工序中去除，从而提高轮辋的焊缝质量，保证后续扩胀、滚压的要求。但过高的硅含量会恶化热轧钢板的表面质量，因此将硅含量控制在0.15～0.30％，优选地Si重量百分比含量在0.17～0.28％。
锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素。如果其含量小于1.10％，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1.30％，所以，将其含量限定在1.10～1.30％范围。优选地：Mn重量百分比含量在1.15～1.28％。
铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.020％时，不能发挥其效果；另一方面，由于添加多量的铝容易形成氧化铝团块，所以，规定Als上限为0.060％。优选地：Als重量百分比含量在0.025～0.05％。
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焊接性能十分不利，容易在焊缝及周围区域造成钩形裂纹，需将钢中硫含量控制得越低越好。因此，将钢中硫含量控制在0.002％以下。
铌：铌主要通过细化晶粒和沉淀析出强化来提高钢的强度，是强烈的碳、氮化合物形成元素，在钢中主要以Nb(C、N)形式存在，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织。当其含量低于0.015％时，不能满足材料高强度的要求；而加入的铌高于0.025％时，已能满足其强度与成型性能的要求，若再添加，合金成本会显著上升。所以，根据钢种的性能目标要求，将其含量限定在0.015～0.025％范围。
在本发明的工艺中，对钢水进行炉后精炼和钙处理，是本发明的关键技术点。为提高钢材的电阻焊接性能，需要降低钢中夹杂物。采用钙处理可以对钢中夹杂物进行改性，将钢中条状或簇状夹杂转变为球状夹杂，特别是避免长条状MnS夹杂的生成，改善材料的各向异性，提高电阻焊接性能。
本发明之所以对轧制后钢卷进行分段冷却，即：第一段冷却速度为100～150℃/s，冷却至730～780℃，第二段冷却速度为6～10℃/s，冷却至620～660℃，控制冷却水水温≤30℃；首先第一段冷却过程按照冷却速度为100～150℃/秒进行前端快速冷却，冷却到温度为730～780℃，优选地第一段冷却速度为115～140℃/s，并冷却至730～770℃；第二段冷却速度为6～8.5℃/s，并冷却至620～655℃，是为了保证在钢材的再结晶晶粒还未开始长大时及时进行冷却，避免粗大组织的产生，使材料获得细小的原始奥氏体晶粒组织，且有利于得到均匀的金相组织，使碳化物等析出物能够均匀弥散分布在钢基中，保证材料具备良好的成型性能。
本发明与现有技术相比，所生产的抗拉强度为490MPa级轮辋用钢，能有效的获得晶粒度为12.5级的细晶粒铁素体+珠光体组织，材料的下屈服强度≥355MPa、抗拉强度在490～600MPa，延伸率能够达到A≥35％，经过电阻焊接后侧弯延伸率≥34％，使轮辋用钢的电阻焊接性能得到显著提高。
附图说明
图1为本发明的金相组织图。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施案例的化学成分列表；
表2为本发明各实施案例的主要工艺参数列表；
表3为本发明各实施案例的性能检测列表。
本发明各实施案例均按照以下步骤进行生产：
1)经过转炉冶炼后进入氩站，并控制在氩站的底吹时间不低于4min；
2)在LF炉进行精炼并钙处理，按照0.6～0.8kg/t.s喂入Si-Ca丝；其后将钢水；
3)经连铸成坯后对铸坯进行加热：铸坯加热温度控制在1200～1230℃，加热时间不低于150min；
4)进行分段轧制：控制粗轧结束温度在1070～1110℃，控制精轧终轧温度在840～880℃；
5)对轧制后的钢卷进行分段冷却：第一段冷却速度为100～150℃/s，并冷却至730～780℃；第二段冷却速度为6～10℃/s，并冷却至卷取温度；
6)进行卷取，控制卷取温度在620～660℃；
7)进行精整及后工序。
表1本发明各实施例及对比例的化学成分列表
表2本发明各实施例及对比例的的主要工艺参数列表
表3本发明各实施例及对比例的力学性能检测结果列表
从表3可以看出，采用本发明设计的成分与工艺制造的490MPa级轮辋钢，与对比例相比在相同的强度级别下，延伸率提高4％以上，闪光焊接后的侧弯延伸率能达到34％以上，使钢材具有良好的闪光焊接性能。
本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。
Claims (6)
1.一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量：C：0.05~0.07%，Si：0.15~0.30%，Mn：1.10~1.30%，P≤0.008%，S≤0.002%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.015~0.025%，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢，其特征在于：Si重量百分比含量在0.17~0.28%。
3.如权利要求1所述的一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢，其特征在于：Mn重量百分比含量在1.15~1.28%。
4.如权利要求1所述的一种抗拉强度490MPa级轮辋用钢，其特征在于：Als重量百分比含量在0.025~0.05%。
5.生产如权利要求1所述的一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢的方法，其步骤：
1）经过转炉冶炼后进入氩站，并控制在氩站的底吹时间不低于4min；
2）在LF炉进行精炼并钙处理，按照0.6～0.8kg/t.s喂入Si-Ca丝；其后将钢水；
3）经连铸成坯后对铸坯进行加热：铸坯加热温度控制在1200~1230℃，加热时间不低于150min；
4）进行分段轧制：控制粗轧结束温度在1070~1110℃，控制精轧终轧温度在840~880℃；
5）对轧制后的钢卷进行分段冷却：第一段冷却速度为100～150℃/s，并冷却至730～780℃；第二段冷却速度为6～10℃/s，并冷却至卷取温度；
6）进行卷取，控制卷取温度在620～660℃；
7）进行精整及后工序。
6.如权利要求5所述的生产一种抗拉强度为490MPa级轮辋用钢的方法，其特征在于：步骤5）中第一段冷却速度为115～140℃/s，并冷却至730～770℃；第二段冷却速度为6～8.5℃/s，并冷却至620～655℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180330 |
|
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