一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢及生产方法技术

一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05~0.07%，Si：0.15~0.30%，Mn：1.20~1.40%，P≤0.008%，S≤0.002%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.035~0.045%。生产方法：经转炉冶炼后进入真空处理炉进行真空处理；连铸成坯后对铸坯分段加热；热轧；进行分段冷却；卷取；精整及后工序。本发明专利技术能有效的获得晶粒度为13级的细晶粒铁素体+珠光体组织，材料的下屈服强度≥450 MPa、抗拉强度540~650MPa，延伸率A≥31%，扩孔率120%以上，经焊接后侧弯延伸率≥30%，由此提高高强度轮辋用钢的焊接性能和翻边成形性能，满足更高端用户要求。

A high strength rim steel and production method with good flanging formability

With a high strength steel rim has good flanging formability, its chemical composition and weight percentage: C:0.05~0.07%, Si:0.15~0.30%, Mn:1.20~1.40%, P = 0.008%, S = 0.002%, Als:0.020~0.060%, Nb:0.035~0.045%. Production methods: after converter smelting, vacuum treatment is introduced into the vacuum treatment furnace. After continuous casting, the slab is segmented heating, hot rolling, segmented cooling, coiling, finishing and post-processing. The invention can effectively obtain grain size of fine grain iron grade 13 ferrite + pearlite, the material yield strength more than 450 MPa, tensile strength 540~650MPa, elongation of A = 31%, reaming rate above 120%, the weld the rear side curved extension rate greater than 30%, thereby improving the high strength steel welding rim the performance and flanging forming performance, and meet the requirements of high-end users.

【技术实现步骤摘要】
一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢及生产方法
本专利技术涉及一种汽车用钢及生产方法，具体属于高强度轮辋用钢及生产方法。
技术介绍
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，该材料的碳含量较高，容易在板坯中形成带状组织，同时在钢中添加了一定量的P元素，容易在翻边成形时造成冷脆开裂等缺陷，从而影响材料的翻边扩孔成形性能。中国专利申请号为CN200710158965.3的文献，其钢材碳元素较高，范围为0.09～0.12％，容易在生产过程中产生带状组织，从而影响材料的翻边扩孔性能。中国专利申请号为CN201010183475.0的文献，添加了0.07～0.12％的碳元素，0.008～0.015％的磷元素，容易使钢材中出现带状组织和磷偏析，降低其翻边扩孔性能。中国专利申请号为CN200810176548.6的文献，其添加了0.07～0.12％的碳元素，同时对杂质元素S控制较松，仅要求S≤0.015％，容易在钢中产生夹杂物，从而不利于钢材的翻边扩孔性能。中国专利申请号为CN200810201495.9的文献，其对杂质元素P控制较松，仅要求P≤0.035％，容易使钢材组织中产生磷偏析，同时在在加工过程中产生“冷脆”危害，从而不利于钢材的翻边扩孔性能。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术存在的不足，提供一种在保证轮辋用钢高强度的前提下，将钢板的焊后侧弯延伸率提高到30％以上，以使具有良好的电阻焊接性能，并将扩孔率提高到120％以上的具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢及生产方法。实现上述目的的措施：一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05～0.07％，Si：0.15～0.30％，Mn：1.20～1.40％，P≤0.008％，S≤0.002％，Als：0.020～0.060％，Nb：0.035～0.045％，余量为Fe及不可避免的杂质。优选地：Si的重量百分比含量为0.17～0.285％。优选地：Mn的重量百分比含量为1.25～1.35％。优选地：Nb的重量百分比含量为0.036～0.040％。生产一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢的方法，其步骤：1)经过转炉冶炼后进入真空处理炉进行真空处理，真空处理时间不低于15min；2)连铸成坯后对铸坯进行分段加热：首先进入低温段加热，低温段加热温度控制在1200～1240℃，低温段加热时间在60～70min；其后进入高温段加热，高温段加热温度控制在1260～1300℃，高温段加热时间在15～25min；3)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850～890℃；4)对轧制后钢卷进行分段冷却：第一段在冷却速度为100～150℃/s下冷却至730～780℃；第二段在冷却速度为6～10℃/s下冷却至600～640℃；5)进行卷取，控制卷取温度在600～640℃；6)进行精整及后工序。优选地：步骤4)中：第一段冷却速度为115～145℃/s；第二段冷却速度为7～10℃/s。本专利技术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，主要用于加工汽车车轮等零件，需要进行较大程度的冲压变形加工，因此要求材料在满足强度要求的同时，具有良好的冷成形性能。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成形性能。所以，将其含量限定在0.05～0.07％范围。硅：硅在本专利技术中作为有益元素添加，是本专利技术的关键技术点。薄规格车轮钢中添加微量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，保证后续扩口、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的重量百分比含量为0.17～0.285％。锰：锰是提高强度和韧性最有效的元素。如果其含量小于1.20％，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1.40％，所以，将其含量限定在1.20～1.40％范围。优选地Mn的重量百分比含量为1.25～1.35％。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0.008％。所以将其含量控制在0.008％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。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来提高钢的强度，在钢中主要以Nb(C、N)形式析出，阻止奥氏体晶粒的长大，最终使铁素体晶粒尺寸变小，细化组织从而提高钢材的翻边成形性能。当其含量低于0.035％时，不能满足材料翻边性能和强度的要求；而加入的铌高于0.045％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0.035～0.045％范围。优选地Nb的重量百分比含量为0.036～0.040％。铝：铝是为了脱氧而添加的，当Als含量不足0.02％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0.06％。本专利技术对铸坯进行分段加热并保温，其在与先进行低温段加热，使低熔点的合金元素充分固溶，低温段加热温度控制在1200～1240℃，低温段加热时间60～70min；再进行高温段加热，使高熔点的合金元素充分固溶，高温段加热温度控制在1260～1300℃，高温段加热时间15～25min。采用快速高温加热方式，使合金充分溶解的同时降低钢坯表面氧化铁皮的数量，保证钢材具有良好的表面质量。本专利技术采取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600～640℃，优选地第一段冷却速度为115～145℃/s；第二段冷却速度为7～10℃/s。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℃，是为了保证在钢材的再结晶晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05~0.07%，Si：0.15~0.30%，Mn：1.20~1.40%，P≤0.008%，S≤0.002%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.035~0.045%，余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.05~0.07%，Si：0.15~0.30%，Mn：1.20~1.40%，P≤0.008%，S≤0.002%，Als：0.020~0.060%，Nb：0.035~0.045%，余量为Fe及不可避免的杂质。2.如权利要求1所述的一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其特征在于：Si的重量百分比含量为0.17~0.285%。3.如权利要求1所述的一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其特征在于：Mn的重量百分比含量为1.25~1.35%。4.如权利要求1所述的一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢，其特征在于：Nb的重量百分比含量为0.036~0.040%。5.生产如权利要求1所述的一种具有良好翻边成形性的高强度轮辋用钢的方法，其步骤：1）经过转炉冶炼后进入真空处...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，赵江涛，胡俊，魏兵，刘昌明，王立新，刘永前，梁文，
申请(专利权)人：武汉钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42