本發(fā)明涉及微合金化鋼制造領(lǐng)域，具體涉及一種各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼及其制造方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

車輪是汽車關(guān)鍵部件之一，一般是由輪轂、輪輞和輪輻組成，其在高速旋轉(zhuǎn)下，通常承受交變機(jī)械應(yīng)力、路面沖擊載荷和慣性制動(dòng)造成的局部溫度應(yīng)力等，這將嚴(yán)重影響車輪的使用壽命。輪輻作為汽車車輪構(gòu)成之一，主要用于將輪轂和輪輞連接起來(lái)，并通過(guò)螺栓與輪轂連接起來(lái)，因此其使用壽命的長(zhǎng)短也將影響車輪的使用壽命。

目前，汽車輪幅材料主要以Q235B、420CL、490CL、540CL和590CL等厚規(guī)格普碳和低合金高強(qiáng)度鋼為主。

專利CN104388824A公開(kāi)了一種600MPa級(jí)的厚規(guī)格熱軋輪輻用鋼及其制造方法，該發(fā)明通過(guò)鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF-連鑄-熱連軋工藝制備出屈服強(qiáng)度380～410MPa、抗拉強(qiáng)度600～640MPa、延伸率34～40％，具有良好成型性能和焊接性能的汽車輪輻用鋼板。

專利CN101280389B公開(kāi)了一種汽車車輪輪輻用鋼帶及其制造方法，該發(fā)明通過(guò)鐵水脫硫預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-LF鋼包精煉-板坯連鑄-熱連軋機(jī)組軋制工藝制備出屈服強(qiáng)度300～370MPa、抗拉強(qiáng)度400～460Mpa、延伸率28～38％，具有良好塑性、沖壓成型性能和焊接性能的旋壓輪輻用鋼帶。

專利CN102127706A公開(kāi)了一種高強(qiáng)度高疲勞壽命重卡汽車用車輪鋼及其制造方法，該發(fā)明通過(guò)Nb、Ti微合金化調(diào)整車輪鋼的成分，制得抗拉強(qiáng)度級(jí)別在500Mpa以上、延伸率30％以上、彎曲疲勞壽命達(dá)50萬(wàn)次以上的車輪鋼，徑向疲勞壽命達(dá)到145萬(wàn)次以上，車輪減重12～15％，是用于生產(chǎn)重卡汽車輪輞、輪輻的理想板材，但其生產(chǎn)工藝仍為傳統(tǒng)鋼的生產(chǎn)工藝，即鐵水預(yù)處理脫硫-頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐-LF爐精煉處理-板坯連鑄-熱軋-成品。

以上汽車輪輻用鋼板的制造過(guò)程多采用熱連軋工藝，由于其生產(chǎn)特性，鋼板存在嚴(yán)重的縱橫向性能差異，性能的差異影響加工后的輪幅各向同性，從而影響疲勞壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是要解決現(xiàn)有汽車輪輻用熱連軋鋼板存在各向性能差異大，造成汽車輪輻疲勞壽命短的問(wèn)題，提供一種各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼及其制造方法和應(yīng)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)組成為：C：0.14～0.16％、Si：0.25～0.30％、Mn：1.35～1.50％、P≤0.014％、S≤0.019％、Al_t：0.035～0.05％、Ti：0.01～0.02％、O≤0.0022％和N≤0.003％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述的專用汽車輪輻鋼，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)組成為：C：0.15～0.16％、Si：0.26～0.28％、Mn：1.38～1.45％、P≤0.012％、S≤0.012％、Al_t：0.038～0.045％、Ti：0.012～0.018％、O≤0.0019％和N≤0.0025％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述的專用汽車輪輻鋼，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)組成為：C：0.15％、Si：0.27％、Mn：1.40％、P：0.010％、S：0.012％、Al_t：0.035％、Ti：0.015％、O：0.0019％和N：0.0025％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

上述各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼的制造方法，包括鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、板坯連鑄、熱軋、冷卻和熱處理工藝，所述的熱軋工藝，采用粗軋和精軋兩階段軋制模式，粗軋階段的橫軋道次與縱軋道次的比例滿足1∶1.5N，N為正整數(shù)，且N≥2；所述的冷卻工藝，輥道運(yùn)輸速度V_輥與鋼板長(zhǎng)度L_t和冷卻水量Q之間滿足：V_輥/(L_t×Q×K)＝1/6，其中，K為鋼板冷卻過(guò)程的控制系數(shù)，K＝0.1～0.9，V_輥的單位為m/s，L_t的單位為mm，Q的單位為L(zhǎng)/min。

進(jìn)一步地，所述的熱軋工藝中，粗軋軋制7～11道，粗軋開(kāi)軋溫度為1150～1250℃，終軋溫度為1050～1100℃，精軋軋制6道，精軋開(kāi)軋溫度為960～1030℃，終軋溫度為780～830℃。

進(jìn)一步地，所述的熱處理工藝中，正火溫度為AC₃+30℃～AC₃+50℃，其中，AC₃為亞共析鋼加熱時(shí)，鐵素體全部轉(zhuǎn)變成奧氏體的終了溫度。

上述各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼在制造汽車輪輻中的應(yīng)用，是將所制鋼板采用旋壓方式制成汽車輪幅，旋壓速度V_旋與鋼板厚度H和旋壓壓力P之間滿足(V_旋×P)/H＝3，其中V_旋的單位為r/s，H的單位為mm，P的單位為MPa。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)采用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的鋼板的金相組織為鐵素體和珠光體，組織特征形貌均勻，使其具有優(yōu)異的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)510MPa以上，且縱橫向力學(xué)性能差異可控制在50MPa以內(nèi)，保證了采用所制鋼板制作的輪幅性能的各向同性，從而有利于輪輻在高速旋轉(zhuǎn)下，保持穩(wěn)定的振幅，進(jìn)而保障其疲勞壽命，其疲勞壽命可達(dá)到240萬(wàn)次以上。

(2)采用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的鋼板制作的14.5mm輪幅，經(jīng)過(guò)汽車車輪公司檢驗(yàn)使用，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)開(kāi)裂、旋壓分層等現(xiàn)象，產(chǎn)品尺寸符合產(chǎn)品圖要求，工藝性能能滿足公司生產(chǎn)要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明專用汽車輪輻鋼的金相組織橫向顯微結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明專用汽車輪輻鋼的金相組織縱向顯微結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)組成為：C：0.16％、Si：0.30％、Mn：1.50％、P：0.014％、S：0.011％、Al_t：0.05％、Ti：0.02％、O：0.0022％和N：0.003％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

上述各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼的制造方法，包括鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、板坯連鑄、熱軋、冷卻和熱處理工藝，所述的熱軋工藝，采用粗軋和精軋兩階段軋制，且粗軋階段橫軋道次與縱軋道次比例為1∶3，其中，粗軋8道次，粗軋開(kāi)軋溫度為1200℃，終軋溫度為1075℃，精軋軋制6道，精軋開(kāi)軋溫度為1000℃，終軋溫度為800℃，所得鋼板軋制厚度為14.5mm，軋制長(zhǎng)度為24580mm；所述的冷卻工藝，以10m/s輥道運(yùn)輸速度，50L/min的冷卻水量，將軋制的鋼板放入ACC冷卻裝置快速冷卻；所述的熱處理工藝，將經(jīng)過(guò)冷卻的鋼板放入熱處理爐按照850℃進(jìn)行正火處理，時(shí)間45min。

采用旋壓方式將上述工藝制得的各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼制成汽車輪幅，其中，旋壓速度為8.7r/s，旋壓壓力為5MPa。

實(shí)施例2

一種各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)組成為：C：0.14％、Si：0.25％、Mn：1.35％、P：0.012％、S：0.019％、Al_t：0.04％、Ti：0.01％、O：0.0021％和N：0.0028％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

上述各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼的制造方法，包括鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、板坯連鑄、熱軋、冷卻和熱處理工藝，所述的熱軋工藝，采用粗軋和精軋兩階段軋制，且粗軋階段橫軋道次與縱軋道次比例為1∶4.5，其中，粗軋11道次，粗軋開(kāi)軋溫度為1150℃，終軋溫度為1050℃，精軋軋制6道，精軋開(kāi)軋溫度為960℃，終軋溫度為780℃，所得鋼板軋制厚度為14.5mm，軋制長(zhǎng)度為34045mm；所述的冷卻工藝，以11m/s輥道運(yùn)輸速度，30L/min的冷卻水量，將軋制的鋼板放入ACC冷卻裝置快速冷卻；所述的熱處理工藝，將經(jīng)過(guò)冷卻的鋼板放入熱處理爐按照850℃進(jìn)行正火處理，時(shí)間45min。

采用旋壓方式將上述工藝制得的各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼制成汽車輪幅，其中，旋壓速度為8.7r/s，旋壓壓力為5MPa。

實(shí)施例3

一種各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，其化學(xué)組成為：C：0.15％、Si：0.27％、Mn：1.40％、P：0.010％、S：0.012％、Al_t：0.035％、Ti：0.015％、O：0.0019％和N：0.0025％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。

上述各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼的制造方法，包括鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF爐精煉、板坯連鑄、熱軋、冷卻和熱處理工藝，所述的熱軋工藝，采用粗軋和精軋兩階段軋制，且粗軋階段橫軋道次與縱軋道次比例為1∶6，其中，粗軋7道次，粗軋開(kāi)軋溫度為1250℃，終軋溫度為1100℃，精軋軋制6道，精軋開(kāi)軋溫度為1030℃，終軋溫度為830℃，所得鋼板軋制厚度為14.5mm，軋制長(zhǎng)度為23720mm；所述的冷卻工藝，以9m/s輥道運(yùn)輸速度，45L/min的冷卻水量，將軋制的鋼板放入ACC冷卻裝置快速冷卻；所述的熱處理工藝，將經(jīng)過(guò)冷卻的鋼板放入熱處理爐按照850℃進(jìn)行正火處理，時(shí)間45min。

采用旋壓方式將上述工藝制得的各向性能均勻的14.5mm厚專用汽車輪輻鋼制成汽車輪幅，其中，旋壓速度為8.7r/s，旋壓壓力為5MPa。

對(duì)采用本發(fā)明的方法制備的鋼板的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)所制輪輻的疲勞壽命進(jìn)行測(cè)試，其中輪輻疲勞壽命測(cè)試時(shí)，所用彎曲力矩為21.6KN·m。表1為所制鋼板的力學(xué)性能和輪輻的疲勞壽命。

由表1可知，采用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的鋼板具有優(yōu)異的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)510MPa以上，縱橫向力學(xué)性能差異可控制在50MPa以內(nèi)，且采用所制鋼板制作的輪幅疲勞壽命可達(dá)到240萬(wàn)次以上。

圖1和圖2分別為采用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的鋼板的金相組織橫向顯微結(jié)構(gòu)和縱向顯微結(jié)構(gòu)。由圖1和圖2可知，采用本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)的鋼板的組織特征形貌均勻，金相組織為多邊形鐵素體和珠光體，鐵素體比例為55～60％、珠光體比例為40～45％，珠光體長(zhǎng)條帶狀組織被細(xì)小的多邊形鐵素體晶粒分割，均勻地分布在鐵素體晶粒之間，使得本發(fā)明所制鋼具有良好的塑形、韌性和強(qiáng)度，同時(shí)有利于降低鋼的各向異性差異。

表1