一種低成本高強度熱成型車輪及其生產方法技術

本發明專利技術公開了一種低成本高強度熱成型車輪及其生產方法，所述車輪鋼帶化學成分組成及質量百分含量為：C：0.13

【技術實現步驟摘要】
一種低成本高強度熱成型車輪及其生產方法


[0001]本專利技術屬于冶金
，具體涉及一種低成本高強度熱成型車輪及其生產方法。

技術介紹

[0002]車輪作為汽車的行走部件，減重效果是非旋轉件的1.5倍。各大主機廠和車輪生產企業積極研發輕量化車輪，車輪重量逐步減輕，材料強度也階梯型的提升,隨著強度的提升，對車輪廠家的加工成型設備提出了更高的要求，多數廠家現有設備不能滿足加工生產條件。目前商用車鋼制輕量化產品還處于路試驗證階段，當前有少數車輪企業利用熱成型工藝開發新一代輕量化車輪，材料強度可達到1200
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1500Mpa，車輪重量可達26
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28kg，基本與鋁輪重量相當，價格為鋁輪的一半。其熱成型商用車輪如此輕的重量，已達到國內領先水平，但也存在一系列問題：如稀有合金Cu、Cr、Ni等的添加導致鋼卷成本增加；制成的高強車輪的疲勞試驗不能達到標準要求；普通的閃光對焊，焊口處焊劑不平整，易產生開裂；受強度高的影響，沖擊值普遍偏低很難滿足車輪在行走過程中的顛簸和輕微撞擊，易在使用過程中出現開裂。多方面的影響，對低成本輕量化熱成型車輪鋼的開發產生了較大的限制。

技術實現思路

[0003]本專利技術所要解決的技術問題是提供一種低成本高強度熱成型車輪，具有成本低、高強韌性的優點，本專利技術還提供一種低成本高強度車輪的生產方法。
[0004]為解決上述技術問題，本專利技術采取的技術方案是：
[0005]一種低成本高強度熱成型車輪，所述車輪用鋼化學成分組成及質量百分含量為：C：0.13
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0.16％，Si：0.70
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0.90％，Mn：1.50
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1.60％，P：≤0.018％，S：≤0.003％，Als：0.015
?
0.035％，Nb：0.015
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0.025％，Ti：0.035
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0.045％，N：≤0.0035％，B：0.0020
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0.0030％,余量為Fe和不可避免的雜質。
[0006]一種低成本高強度熱成型車輪成分設計方案中，以相變相變強化為主，同時采用C、Si、Mn的固溶強化、Ti的析出強化，并通過添加適當Nb的細晶強化總體提高鋼的力學性能，不添加高成本的Cu、Cr、Ni元素，大大降低了合金成本。同時，為改善對車輪沖壓、成型、焊接效果，添加了適當的B元素，增加淬火工序的淬透性，改善厚度方向的性能均勻性。為降低大尺寸TiN引起的晶粒不均現象，對N的含量進行了加嚴控制。
[0007]一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，包括轉爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻、卷取、集中緩冷、輪輻輪輞加工、輪輻輪輞焊接、加熱爐奧氏體化、淬火、回火；所述連鑄工序，連鑄坯化學成分組成及質量百分含量為：C：0.13
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0.16％，Si：0.70
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0.90％，Mn：1.50
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1.60％，P：≤0.018％，S：≤0.003％，Als：0.015
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0.035％，Nb：0.015
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0.025％，Ti：0.035
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0.045％，N：≤0.0035％，B：0.0020
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0.0030％,余量為Fe和不可避免的雜質。
[0008]上述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，所述轉爐冶煉工序，Si、Mn合金
加入量大，為了保證精煉工序進站溫度，要求轉爐出鋼溫度1630
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1660℃，出鋼1/4時加入鋁粒后加入24
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28kg高碳錳鐵/噸鋼、12
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16kg硅鐵/噸鋼，出鋼1/2時加入3.2
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4kg石灰/噸鋼。
[0009]上述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，所述精煉LF造渣脫硫石灰加入量9.5
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10kg/噸鋼，同時利用電腦一級操作系統自動調整空氣閥開度，保證整個冶煉過程中鋼包爐內微正壓，最大限度避免鋼水增N和被氧化，最終保證鋼水出站S在0.002％以下，N在0.0035％以下，鋼水在RH處理時，要求極限真空度≤1mbar，真空循環時間≥12min，RH總處理時間控制在20
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25min，RH喂線結束至開澆之間的靜止時間≥25min。
[0010]上述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，所述連鑄工序，采用低過熱度澆鑄，過熱度控制在10
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20℃，拉速1.0
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1.1m/min，液芯凝固末端對應4段采用動態輕壓下，總壓下比為鑄坯原始厚度的3.6
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3.8％，減輕高合金元素含量帶來的中心偏析問題。
[0011]上述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，所述軋制工序，板坯加熱溫度1240
±
20℃，中間坯厚度為鑄坯厚度的24
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26％，終軋溫度900
±
20℃；所述冷卻工序采用前段1/4冷卻模式，冷卻水溫20
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25℃，冷速20
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30℃/s；所述卷取工序，卷取溫度700
±
20℃，鋼帶厚度區間為3
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10mm，鋼卷下線后放入堆垛中緩冷48小時。
[0012]上述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，加工車輪過程中輪輞及輪輻輪輞合成焊采用激光焊接方式：焊接速度為0.4
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0.5m/min、激光功率2000
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3000W、激光頻率40
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60Hz、焊接深度2.5
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3.0mm、焊接寬度0.2
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0.3mm，焊接后的車輪采用熱處理工藝：加熱至840
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860℃保溫20min，水霧冷卻至200
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240℃，然后加熱至300
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360℃保溫20min；最終晶粒度達12
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13級。
[0013]本專利技術所要解決的技術問題是提供一種低成本高強度熱成型車輪及其生產方法。產品生產前期，為最大限度的降低合金成本，進行了相近鋼種不同工藝熱處理試驗，最終考慮到產品高強度需要中等C含量來產生馬氏體相變提升強度，故而采用常規中碳容器鋼Q345R進行不同工藝的熱處理試驗，以期能夠在低合金成分體系條件下通過合金微調整，附加熱處理工藝能夠生產高強度的車輪鋼材料。對車輪中的輪輞、輪輻所需要的4mm和10mm的厚度規格分別用Q345R進行取樣熱處理模擬試驗，通過對Q345R加熱至840
?
860℃保溫20min奧氏體化后采用空冷、水霧、水淬、油淬四種降溫方法將溫度降至200
?
240℃，然后分別在加熱爐中進行300
?
360℃保溫20min。試驗結果顯示，水淬模式強度最高，同時沖擊和延伸值較低，不能滿足車輪的疲勞試驗及實際運本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種低成本高強度熱成型車輪，其特征在于：所述車輪用鋼化學成分組成及質量百分含量為：C：0.13
?
0.16%，Si：0.70
?
0.90%，Mn：1.50
?
1.60%，P：≤0.018%，S：≤0.003%，Als：0.015
?
0.035%，Nb：0.015
?
0.025%，Ti：0.035
?
0.045%，N：≤0.0035%，B：0.0020
?
0.0030%,余量為Fe和不可避免的雜質；所述車輪金相組織為回火馬氏體+鐵素體，回火馬氏體含量在75
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80%，鐵素體含量在20
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25%，晶粒度12
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13級。2.一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，包括轉爐冶煉、LF精煉、RH精煉、連鑄、加熱、軋制、冷卻、卷取、集中緩冷、輪輻輪輞加工、輪輻輪輞焊接、加熱爐奧氏體化、淬火、回火；其特征在于：所述連鑄工序，連鑄坯化學成分組成及質量百分含量為：C：0.13
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0.16%，Si：0.70
?
0.90%，Mn：1.50
?
1.60%，P：≤0.018%，S：≤0.003%，Als：0.015
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0.035%，Nb：0.015
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0.025%，Ti：0.035
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0.045%，N：≤0.0035%，B：0.0020
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0.0030%,余量為Fe和不可避免的雜質。3.如權利要求2所述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，其特征在于：所述轉爐冶煉工序，要求轉爐出鋼溫度1630
?
1660℃，出鋼1/4時加入鋁粒后加入24
?
28kg高碳錳鐵/噸鋼、12
?
16kg硅鐵/噸鋼，出鋼1/2時加入3.2
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4.0kg石灰/噸鋼。4.如權利要求2所述的一種低成本高強度熱成型車輪的生產方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫毅，張志強，賈改風，王恩睿，史根豪，王青云，周建川，謝紅星，
申請(專利權)人：河鋼股份有限公司邯鄲分公司，
類型：發明
國別省市：