一種550MPa級熱軋輪輞用鋼及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于冶煉技術領域，涉及一種輪輞用鋼，還涉及上述的熱軋輪輞用鋼的制 造方法。
【背景技術】
[0002] 2013年我國汽車產量2211萬輛，連續五年保持世界第一。隨著能源日趨緊張、環 境壓力日益加劇，加上全球對環境保護立法的不斷完善，促進了汽車技術發展重心向著節 能、環保和安全性方面發展。運用現代技術和方法減輕零部件或者整車的重量，在保障安全 等性能的前提下，通過減重來實現節能減排降耗目標已成為共識。
[0003] 車輪是汽車制造業中關鍵的部件之一，具有轉向、承載和制動等功能，特別是商用 車車輪，它在高速運轉過程中受地面平整程度影響，通常承受交變機械應力、路面沖擊載 荷，以及慣性制動造成的局部溫度應力，這些嚴重影響著車輪的使用壽命。高強度輪輞鋼已 成為一個重要的汽車用鋼品種。作為汽車車輪用材料，輪輞鋼必須有足夠的強度，良好的 成形性能和焊接性能，目前，國內商用車輪輞材料主要以380CL、420CL和490CL鋼為主， 540MPa及其以上級別的高強度輪輞用鋼在乘用車輪輞上開始應用，由于屈強比較高，只有 部分裝備水平和生產工藝水平較高的滾型車輪生產線開始研發，其在商用車輪輞的應用方 面受到限制。
[0004] CN102586678A公開了一種高強度高疲勞壽命重載卡車用車輪鋼及其處理工藝， 屬于重載卡車用車輪鋼技術領域。該車輪鋼化學成份按重量百分數為：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%，余量為Fe及不可避免的 微量雜質，屬于低碳低硅鈮、鈦(釩）微合金化鋼，該鋼種生產成本較高，尤其是輪輞用鋼的 屈強比高，輪輞生產加工難度較大，閃光焊接工藝要求高，按其優化后的處理工藝，擴口開 裂率只能降低到4%以下，對生產效率和制造成本影響較大。
[0005] CN101724777A公開了了一種抗拉強度為550MPa級的熱軋輪輞鋼及其制造方法， 所述輪輞鋼的化學成分質量百分比為，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和不可避免的雜質。屬于低碳鈮微合金化鋼，要求在裝備水平較高的專用高強鋼 輪輞生產線上加工，用于乘用車薄規格輪輞(特別是4mm以下)的加工生產，由于鋼板屈強比 一般在0.85以上，不適合厚規格商用車輪輞的加工制造。
[0006] 日本專利文獻JP56130455A公開了一種熱軋高強板，其成分中含Ca與Ce，強度 達到560-580MPa，延伸率為27%，屈強比較高，厚規格輪輞的加工制造亦受到制約；日本 專利文獻JP57035663A公開了一種熱軋高強板及其制造方法，屬于低碳高錳鈮鈦微合金化 鋼，采用10_20°C/s的緩冷工藝，在鋼中形成了F+B雙相微觀組織，生產成本較高，亦不適 于熱軋后冷卻線長度較短的生產線；日本專利文獻JP57155347A提供了一種熱軋高強板， 其成分中含C量為0.067?0.082%，含Mn量為1.52?1.70%，但不涉及熱軋和冷卻工 藝；日本專利文獻JP57155348A提供的熱軋高強板，其成分中含C量為0. 09?0. 10%，含Mn量為1. 25?1. 36%，在鋼的成分中加入了稀土的成分；日本專利文獻JP59035653A的 熱軋高強板，采用比較高的含Mn量（1. 20-1. 88% )和較高的Si(0. 27-0. 81%)含量，生產 制造成本較高，表面質量控制難度大。此外根據這幾種熱軋高強板的成分特點，若生產工藝 控制不當，易在厚規格商用車輪輞滾壓過程中在輪緣端面出現裂紋缺陷。
【發明內容】
[0007] 為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種屈強比在0.80以下適宜輪輞滾壓 成形加工，成形和焊接性能優良550MPa級的熱軋輪輞用鋼； 本發明還提供了上述的熱軋輪輞用鋼的其制造方法。
[0008] 本發明在C-Mn鋼成分的基礎上，嚴格控制C和Mn含量，降低Si含量，適量添加Cr 和P，不添加Nb、V微合金元素，也不添加Mo、Ni等貴重合金，僅進行微Ti處理，大幅降低了 成本，采用特定的控軋控冷工藝，獲得抗拉強度550MPa級的熱軋輪輞用鋼，適合用于商用 車輪輞的加工。其主要化學成分按質量百分數為：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%，余量為Fe及不可避免的雜質；鐵素體體積分數為65?85%，貝氏體體積分數 為10-30%，馬氏體等其它組織體積分數為10%以下。
[0009] 本發明中各合金元素的作用如下： C:提高鋼的強度的重要元素，C含量太低馬氏體比例過低強度達不到要求，C含量太高 則鐵素體難于形成，同時焊接性能和成形性能惡化。
[0010] Si:脫氧元素，同時在鋼中起固溶強化作用，含量太高容易使鋼板表面產生"紅銹" 缺陷，影響表面質量和最終產成品的疲勞性能。
[0011] Mn:改善淬透性，亦是重要的固溶強化元素，過低造成奧體體穩定性和鋼的強度不 足，過高會使鋼的塑性和焊接性下降。
[0012] S:鋼中的雜質元素，對成形性和疲勞性能影響較大，含量越低越好。
[0013] P:固溶強化元素，加入適量的P可促進鐵素體的生成并保持強度和塑形的良好平 衡。
[0014] Cr:改善淬透性的元素，有利于奧氏體的穩定，過高則難于形成足夠體積分數的鐵 素體進而導致延展性變差。
[0015] AL:脫氧元素，可減少鋼中的氧化物夾雜并純凈鋼質，有利于提高鋼板的成形性 能；含量過高將導致延展性變差。
[0016] Ti:細化晶粒、提高強度和韌性的元素，優先與鋼中的氮結合，以碳化物和碳氮化 物的形式存在。
[0017] 上述化學成分中，Mn/Si> 3,優選Mn/Si> 4。
[0018] 上述的550MPa級的熱軋輪輞用鋼的制造方法，包括下述的步驟：鐵水預處理一 轉爐冶煉一LF-連鑄一熱連軋，其中熱連軋包括加熱、乳制、冷卻和卷取。
[0019] 上述的550MPa級的熱軋輪輞用鋼的制造方法，熱連軋具體包括以下步驟： (1)加熱工藝：將厚度70?250mm的板坯加熱到1150?1250°C，保溫時間1-3小時。
[0020] (2)軋制工藝：采用兩階段控制軋制，粗軋階段單道次壓下率> 20%，總壓下率為 彡70%，精軋階段壓下率為彡75% ;粗軋階段開軋溫度為1100?1150°C，終軋溫度1000? 1KKTC，精軋階段開軋溫度為950?1050°C，終軋溫度為800?880°C; (3) 冷卻工藝：乳后采用第一階段水冷+空冷+第二階段水冷的分段式冷卻路徑控制 技術，第一階段水冷段冷卻速度為20?100°C/s，冷卻到650?750°C，然后空冷l_5s，第 二階段水冷段冷卻速度為20?100°C/s，冷卻至200-400°C; (4) 卷取工藝：卷取溫度200-400°C，優選300-400°C，成品厚度為4?8mm。
[0021] 優選的，熱連軋步驟如下：（1)加熱工藝：將厚度70?250mm的板坯加熱到 1200°C，保溫時間2小時； (2) 軋制工藝：采用兩階段控制軋制，粗軋階段單道次壓下率> 20%，總壓下率為 > 70%，精軋階段壓下率為> 75%;粗軋階段開軋溫度為1125°C，終軋溫度1050°C，精軋階段 開軋溫度為l〇〇〇°C，終軋溫度為850°C; (3) 冷卻工藝：乳后采用第一階段水冷+空冷+第二階段水冷的分段式冷卻路徑控制 技術，第一階段水冷段冷卻速度為60°C/s，冷卻到700°C，然后空冷3s，第二階段水冷段冷 卻速度為60°C/s，冷卻至300°C; (4) 卷取工藝：