[发明专利]一种获得高强钢滚形轮辋的方法

说明书

本申请涉及汽车车轮技术领域，特别涉及一种获得高强钢滚形轮辋的方法。本申请提供的获得高强钢滚形轮辋的方法，包括以下步骤：制备抑制过析出强化效应、强度为650‑750MPa的低碳微合金化高强钢；利用所述低碳微合金化高强钢制造滚形轮辋，防止其因为焊缝软化导致扩口、精整工序开裂或缩颈；加热得到的轮辋并保温，促进析出强化充分进行，即得到高强钢滚形轮辋。本申请采用强度较低的低碳微合金化高强钢制造滚形轮辋，在相变强化、析出强化的共同作用下，闪光对焊焊缝的硬度和强度均不低于基体钢，从而防止了轮辋扩口、胀形精整时出现焊缝缩颈、开裂的现象。

技术领域

本申请涉及汽车车轮技术领域，特别涉及一种获得高强钢滚形轮辋的方法。

背景技术

车轮，是固定轮胎及连接轮胎与车轴的中间部件，车轮一般由轮辐和轮辋两部分组成。钢制轮辋包括型钢轮辋和滚形轮辋两种。滚形轮辋可以加装无内胎轮胎，减轻车轮重量；通过结构改善(如增加截面高度、轮缘弧度)提高刚度后，还可以进一步实现高强化减薄和轻量化，因此，滚形轮辋车轮成为除工程车以外轻、中、重卡的标配，同时广泛用于中低档乘用车。近年来，受轻量化需求的驱动，滚形轮辋用钢的强度级别逐步提高，从之前的380MPa级已经逐步提高到650MPa级，更高强度的1400MPa级以上的热冲压或热处理车轮有些也已经进入工业化阶段。然而，以22.5×9.0车轮为例，由于需要满足车轮刚度需求，以及疲劳强度不能随着静强度同比提高等原因，相对于采用650MPa级轮辋的车轮，1400MPa级热处理或热冲压车轮，其强度提高了115％，重量仅减轻了7.8％，而成本和生产过程的碳排放却大幅提高。

轮辋强度从650MPa级大幅跨越到1400MPa级，既是受汽车车身结构安全件热冲压材料工艺方案的启发，也是为了回避高强钢轮辋闪光对焊焊缝软化问题。

高强钢滚形(冷成形)轮辋的生产过程一般为：分条→下料→卷圆→闪光对焊→刮焊缝、切头→滚焊缝→扩口→滚形→(胀形)精整→冲气门孔。在扩孔和精整成形工艺，为了防止焊缝开裂或缩颈(集中塑性变形导致局部减薄)，焊缝(包括热影响区)强度必须不低于基体材料，同时具备足够的塑形。

轮辋闪光对焊主要包括电弧加热、顶锻两个阶段，顶锻时熔融金属被挤出，刮渣后，焊缝中不存在金属熔化后的凝固组织，因此轮辋闪光对焊其实是一种固态焊接。闪光对焊焊缝包括极窄的界面区及其左右两侧的热影响区两部分。在整个焊接热循环过程中，界面区处经历的加热温度最高，离开界面区后，热影响区所经历的加热温度迅速降低。根据热影响区经历的热循环过程和组织特征，将热影响区依次区分为过热区、重结晶区、部分重结晶区。如果基体组织再结晶不充分，部分重结晶区外侧，还将发生铁素体再结晶软化。对于V、Nb、Ti微合金化高强钢，在焊接热循环过程中，在卷取温度以上的区域，同时还存在“析出(脱溶)—长大—固溶—析出”过程。

界面区、过热区、重结晶区和部分重结晶区，一般通过调整碳含量和添加其他改善材料淬透性的元素，或者通过调整焊后冷却速度，保证焊后急冷形成贝氏体、针状铁素体等非平衡组织实现相变强化，保证其强度不低于基体；部分重结晶区以外、所经历温度高于卷取温度的区域，因为上述相变强化效应较小、甚至不存在相变强化，但可能存在再结晶软化、析出粒子Oswald熟化长大、马氏体回火、贝氏体回火等因素导致强度降低，可能成为焊缝的薄弱环节，导致轮辋扩口、精整时开裂或缩颈。

为保证轮辋强韧性和冷成形、焊接工艺性能，480MPa级以下的一般为低碳锰钢，540MPa级以上的一般为低碳微合金化高强钢。480MPa级低碳锰钢采用正火轧制，获得“铁素体+珠光体”平衡组织，容易保证其焊缝强度高于基体组织；常用的590MPa级、650MPa级轮辋用钢一般为低碳微合金化钢，通过降低微合金元素Ti、Nb或V的含量，获得以固溶强化和细晶强化占主导的“铁素体+少量珠光体”组织，能够防止上述重结晶以外区域因为析出粒子Oswald熟化导致强化效应弱化而大幅软化，从而满足焊缝强度要求。