一种550MPa级热轧轮辋用钢及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶炼技术领域，涉及一种轮辋用钢，还涉及上述的热轧轮辋用钢的制 造方法。
【背景技术】
[0002] 2013年我国汽车产量2211万辆，连续五年保持世界第一。随着能源日趋紧张、环 境压力日益加剧，加上全球对环境保护立法的不断完善，促进了汽车技术发展重心向着节 能、环保和安全性方面发展。运用现代技术和方法减轻零部件或者整车的重量，在保障安全 等性能的前提下，通过减重来实现节能减排降耗目标已成为共识。
[0003] 车轮是汽车制造业中关键的部件之一，具有转向、承载和制动等功能，特别是商用 车车轮，它在高速运转过程中受地面平整程度影响，通常承受交变机械应力、路面冲击载 荷，以及惯性制动造成的局部温度应力，这些严重影响着车轮的使用寿命。高强度轮辋钢已 成为一个重要的汽车用钢品种。作为汽车车轮用材料，轮辋钢必须有足够的强度，良好的 成形性能和焊接性能，目前，国内商用车轮辋材料主要以380CL、420CL和490CL钢为主， 540MPa及其以上级别的高强度轮辋用钢在乘用车轮辋上开始应用，由于屈强比较高，只有 部分装备水平和生产工艺水平较高的滚型车轮生产线开始研发，其在商用车轮辋的应用方 面受到限制。
[0004] CN102586678A公开了一种高强度高疲劳寿命重载卡车用车轮钢及其处理工艺， 属于重载卡车用车轮钢技术领域。该车轮钢化学成份按重量百分数为：C:0. 05-0. 30%， Si：0. 01-0. 06 %,Mn：0. 50-2. 0 %,Ni^ 1. 5 %,Mo：0. 01-0. 20 %,V：0. 01-0. 20 %,Nb： 0.01-0. 20%，Ti:0? 01-0. 20%，A1 :0? 01-0. 20%，P+S彡 0.02%，余量为Fe及不可避免的 微量杂质，属于低碳低硅铌、钛(钒）微合金化钢，该钢种生产成本较高，尤其是轮辋用钢的 屈强比高，轮辋生产加工难度较大，闪光焊接工艺要求高，按其优化后的处理工艺，扩口开 裂率只能降低到4%以下，对生产效率和制造成本影响较大。
[0005] CN101724777A公开了了一种抗拉强度为550MPa级的热轧轮辋钢及其制造方法， 所述轮辋钢的化学成分质量百分比为，C:0. 02%?0.07%，Si:0?0.3%，Mn:0. 8%? 1.2%，P< 0.035%，S<0.005%，Al:0.025%?0.060%，N< 0.0060%，Nb:0?0.10%; 其余是Fe和不可避免的杂质。属于低碳铌微合金化钢，要求在装备水平较高的专用高强钢 轮辋生产线上加工，用于乘用车薄规格轮辋(特别是4mm以下)的加工生产，由于钢板屈强比 一般在0.85以上，不适合厚规格商用车轮辋的加工制造。
[0006] 日本专利文献JP56130455A公开了一种热轧高强板，其成分中含Ca与Ce，强度 达到560-580MPa，延伸率为27%，屈强比较高，厚规格轮辋的加工制造亦受到制约；日本 专利文献JP57035663A公开了一种热轧高强板及其制造方法，属于低碳高锰铌钛微合金化 钢，采用10_20°C/s的缓冷工艺，在钢中形成了F+B双相微观组织，生产成本较高，亦不适 于热轧后冷却线长度较短的生产线；日本专利文献JP57155347A提供了一种热轧高强板， 其成分中含C量为0.067?0.082%，含Mn量为1.52?1.70%，但不涉及热轧和冷却工 艺；日本专利文献JP57155348A提供的热轧高强板，其成分中含C量为0. 09?0. 10%，含Mn量为1. 25?1. 36%，在钢的成分中加入了稀土的成分；日本专利文献JP59035653A的 热轧高强板，采用比较高的含Mn量（1. 20-1. 88% )和较高的Si(0. 27-0. 81%)含量，生产 制造成本较高，表面质量控制难度大。此外根据这几种热轧高强板的成分特点，若生产工艺 控制不当，易在厚规格商用车轮辋滚压过程中在轮缘端面出现裂纹缺陷。
【发明内容】
[0007] 为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种屈强比在0.80以下适宜轮辋滚压 成形加工，成形和焊接性能优良550MPa级的热轧轮辋用钢； 本发明还提供了上述的热轧轮辋用钢的其制造方法。
[0008] 本发明在C-Mn钢成分的基础上，严格控制C和Mn含量，降低Si含量，适量添加Cr 和P，不添加Nb、V微合金元素，也不添加Mo、Ni等贵重合金，仅进行微Ti处理，大幅降低了 成本，采用特定的控轧控冷工艺，获得抗拉强度550MPa级的热轧轮辋用钢，适合用于商用 车轮辋的加工。其主要化学成分按质量百分数为：〇. 05?0. 09%C、0. 01?0. 30%Si、0. 80? 1. 20%Mn、0. 02 ?0? 06%Alt、0. 20 ?0? 6%Cr、0. 008-0. 03%Ti、0. 03 ?0? 06%P、S彡 0? 005%， N< 0. 006%，余量为Fe及不可避免的杂质；铁素体体积分数为65?85%，贝氏体体积分数 为10-30%，马氏体等其它组织体积分数为10%以下。
[0009] 本发明中各合金元素的作用如下： C:提高钢的强度的重要元素，C含量太低马氏体比例过低强度达不到要求，C含量太高 则铁素体难于形成，同时焊接性能和成形性能恶化。
[0010] Si:脱氧元素，同时在钢中起固溶强化作用，含量太高容易使钢板表面产生"红锈" 缺陷，影响表面质量和最终产成品的疲劳性能。
[0011] Mn:改善淬透性，亦是重要的固溶强化元素，过低造成奥体体稳定性和钢的强度不 足，过高会使钢的塑性和焊接性下降。
[0012] S:钢中的杂质元素，对成形性和疲劳性能影响较大，含量越低越好。
[0013] P:固溶强化元素，加入适量的P可促进铁素体的生成并保持强度和塑形的良好平 衡。
[0014] Cr:改善淬透性的元素，有利于奥氏体的稳定，过高则难于形成足够体积分数的铁 素体进而导致延展性变差。
[0015] AL:脱氧元素，可减少钢中的氧化物夹杂并纯净钢质，有利于提高钢板的成形性 能；含量过高将导致延展性变差。
[0016] Ti:细化晶粒、提高强度和韧性的元素，优先与钢中的氮结合，以碳化物和碳氮化 物的形式存在。
[0017] 上述化学成分中，Mn/Si> 3,优选Mn/Si> 4。
[0018] 上述的550MPa级的热轧轮辋用钢的制造方法，包括下述的步骤：铁水预处理一 转炉冶炼一LF-连铸一热连轧，其中热连轧包括加热、乳制、冷却和卷取。
[0019] 上述的550MPa级的热轧轮辋用钢的制造方法，热连轧具体包括以下步骤： (1)加热工艺：将厚度70?250mm的板坯加热到1150?1250°C，保温时间1-3小时。
[0020] (2)轧制工艺：采用两阶段控制轧制，粗轧阶段单道次压下率> 20%，总压下率为 彡70%，精轧阶段压下率为彡75% ;粗轧阶段开轧温度为1100?1150°C，终轧温度1000? 1KKTC，精轧阶段开轧温度为950?1050°C，终轧温度为800?880°C; (3) 冷却工艺：乳后采用第一阶段水冷+空冷+第二阶段水冷的分段式冷却路径控制 技术，第一阶段水冷段冷却速度为20?100°C/s，冷却到650?750°C，然后空冷l_5s，第 二阶段水冷段冷却速度为20?100°C/s，冷却至200-400°C; (4) 卷取工艺：卷取温度200-400°C，优选300-400°C，成品厚度为4?8mm。
[0021] 优选的，热连轧步骤如下：（1)加热工艺：将厚度70?250mm的板坯加热到 1200°C，保温时间2小时； (2) 轧制工艺：采用两阶段控制轧制，粗轧阶段单道次压下率> 20%，总压下率为 > 70%，精轧阶段压下率为> 75%;粗轧阶段开轧温度为1125°C，终轧温度1050°C，精轧阶段 开轧温度为l〇〇〇°C，终轧温度为850°C; (3) 冷却工艺：乳后采用第一阶段水冷+空冷+第二阶段水冷的分段式冷却路径控制 技术，第一阶段水冷段冷却速度为60°C/s，冷却到700°C，然后空冷3s，第二阶段水冷段冷 却速度为60°C/s，冷却至300°C; (4) 卷取工艺：