[发明专利]一种厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢及其制造方法

说明书

本发明涉及高强车轮用钢技术领域，具体涉及一种厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢及其制造方法。车轮钢化学成分按重量百分数计为：C0.05‑0.08％，Si0.03‑0.15％，Mn1.3％‑1.5％，S≤0.005％，P≤0.020％，Alt0.02％‑0.05％，Nb0.01‑0.03％，Ti0.03‑0.05％，Cr≤0.30％，Mo0.01‑0.04％，N≤0.006％，余量为Fe和不可避免杂质。本发明的制造方法采用轧钢温度控制、恒速轧制和分段冷却模式，可有效控制铸坯偏析及带状组织的级别，以满足车轮成型过程中轮辐中心开裂问题和疲劳性差等问题。

技术领域

本发明涉及高强车轮用钢技术领域，具体涉及一种厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢及其制造方法。

背景技术

商用车轻量化需求越发明显，车轮是主要衡量指标之一，车轮厂对高强度车轮钢的需求日益增加，抗拉强度590Mpa级是目前车轮行业批量实用的最高强度级别。然而，随着市场变化及需求提高，抗拉强度690MPa级车轮辐料已逐渐成为一种新的研究方向。

传统的高强合金车轮钢的生产会存在铸坯元素偏析严重、夹杂物控制困难、性能波动大等缺点，这些缺点直接影响这车轮钢成型过程中的焊接问题、轮辐中心孔开裂问题和疲劳性差等问题，随着强度的提高，此缺陷会更加明显。

发明内容

针对现有技术中高强合金车轮钢性能不稳定、轮辐中心孔开裂、焊接裂缝、疲劳性差等问题，本发明提供一种厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢及其制造方法。

一种厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢，其化学成分按重量百分数计为：C0.05-0.08％，Si0.03-0.15％，Mn1.3％-1.5％，S≤0.005％，P≤0.020％，Alt0.02％-0.05％，Nb0.01-0.03％，Ti0.03-0.05％，Cr≤0.30％，Mo0.01-0.04％，N≤0.006％，余量为Fe和不可避免杂质。

其中，

所述厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢的组织为细晶粒铁素体、珠光体和贝氏体，所述细晶粒铁素体的晶粒度为11-13级。通过控轧控冷，获得铁素体+贝氏体+珠光体的高倍组织，且细晶粒铁素体的晶粒度为11-13级，不仅可以获得较高的抗拉强度和较低的屈强比，还能拥有较好的抗疲劳性能。

所述铁素体体积分数为60-70％，珠光体体积分数为5-10％和贝氏体体积分数为20-30％。该比例的组织带状组织轻微，可以保证轮辐用钢冲孔后不会出现开裂、分层等缺陷，具有低屈强比和高强度的性能特点，拥有较好的冷成形及较长的疲劳寿命。

本发明提供的一种厚度10mm以上690MPa级热轧车轮钢，其厚度优选10-13mm。

本发明的成分设计及工艺基于以下原理：

C：C元素是保证材料强度的最主要因素，但过量使用会降低韧性，考虑到车轮用钢的焊接要求，尤其是高强车轮的焊接难点，采用低C设计，保证低C当量，故在本发明中C含量控制在0.05-0.08％。

Si：Si固溶于铁素体和奥氏体中起到提高强度和硬度的作用，但Si易氧化成高熔点SiO2会影响焊接性能，故在本发明中Si含量控制在0.03-0.15％。

Mn：Mn的最大作用是提高钢的淬透性，同事也是重要的固溶强化元素。Mn是碳化物形成元素，也能以固溶状态存在，还具有细化珠光体组织的作用，因而能提高铁素体、奥氏体的强度和硬度。但Mn在连铸过程中易偏析，对于钢板厚度方向的性能和车轮钢的疲劳寿命有不利的影响，同时Mn含量高使得钢板的屈强比偏高，不利于钢板的成型。故在本发明中Mn含量控制在1.30-1.50％。