一种高强度冷成形汽车桥壳钢及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及炼钢技术领域，特别涉及一种高强度冷成形汽车桥壳钢及其生产方法。
【背景技术】
[0002]纵观我国能源短缺、道路超载及运输效率低等现状，由于环保和节能的需要，汽车轻量化已成为当务之急，同时也是世界汽车发展的潮流。特别是在大型客车、重卡和专用车、半挂车行业，将更高强度的材料应用于汽车部件，可以显著的减轻整车重量，提高负载，提高车辆构件的使用寿命，给物流公司带来的好处是提高运输效率，大幅降低物流成本，节能减排社会效益显著。
[0003]汽车桥壳，是安装主减速器、差速器、半轴、轮毂和悬架的基础件。桥壳具体有如下功用:1、和从动桥一起承受汽车质量，2、使左、右驱动车轮的轴向相对位置固定，3、汽车行驶时，承受驱动轮传来的各种反力、作用力和力矩，并通过悬架传给车架。对于汽车桥壳钢，以钢板做为原料冲压成型，厚度一般大于10_的钢板，随着下游桥壳加工企业冲压设备能力的不断提升，高强度冷成形汽车桥壳钢开始得到应用，在保证各项桥壳性能的同时可减轻桥壳重量，了解到为了适应汽车轻量化的要求，一些高强度钢铁材料在汽车桥壳上开始得到逐渐的推广。
[0004]现有技术中的冷成型用汽车桥壳用钢，强度级别偏低，不利于材料减薄和车辆减重，桥壳钢材料普遍采用较低的C含量，Nb或Ti微合金化，存在钢卷的通卷性能不稳定问题，同时由于成分设计问题，较难满足冲压过程不开裂及后续的车桥台架试验疲劳周期。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种高强度冷成形汽车桥壳钢及其生产方法，解决了或部分解决了现有技术中汽车桥壳钢强度级别偏低，钢卷的通卷性能不稳定的技术问题，实现了保证生产出来的汽车桥壳钢材料强度高，钢卷的通卷性能优良，使获得的钢板成品冷冲压成形开裂率小于1%，由钢板成品制成的桥壳台架试验疲劳周期大于80万次的技术效果。
[0006]本发明提供的一种高强度冷成形汽车桥壳钢的化学成分如下:以质量百分比计算，C:0.040 ?0.065%、S1:0.51 ?0.75% ^Mn:0.80 ?1.15%、P 彡 0.02%、S 彡 0.006%、Al:0.015 ?0.060%、Nb:0.075 ?0.090%、Cr:0.55 ?0.85%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0007]作为优选，所述汽车桥壳钢的钢板目标厚度规格为8?16mm ;
[0008]所述汽车桥壳钢的参数指标包括:抗拉强度大于600MPa ;冷冲压成形开裂率小于1% ；
[0009]所述汽车桥壳钢冷冲压成形为汽车车桥，所述车桥进行台架试验的疲劳周期大于80万次。
[0010]本发明提供的高强度冷成形汽车桥壳钢的生产方法包括以下步骤:
[0011]钢水经过转炉冶炼后获得铸坯；所述铸坯的化学成分如下:以质量百分比计算，C:0.040 ?0.065%、Si:0.51 ?0.75%、Mn:0.80 ?1.15%、P 彡 0.02%、S 彡 0.006%、Al:0.015 ?0.060%、Nb:0.075 ?0.090%、Cr:0.55 ?0.85%，余量为 Fe 及不可避免的杂质；
[0012]将所述铸坯放入加热炉进行加热；
[0013]将加热后的所述铸坯放入乳机进行乳制，获得热乳板；
[0014]对所述热乳板进行冷却；
[0015]将冷却后的所述热乳板进行卷取，获得钢板成品。
[0016]作为优选，将所述铸坯放入加热炉进行加热，包括:
[0017]将所述铸坯在所述加热炉内加热到1150?1180°C ；
[0018]所述铸坯加热到设定温度后进行保温，所述保温时间控制为大于210min。
[0019]作为优选，将加热后的所述铸坯放入乳机进行乳制，包括:
[0020]对所述铸坯进行粗乳；
[0021]所述粗乳完成后进行精乳，所述精乳过程的入口温度控制为950?990°C，终乳温度控制为800?840 °C。
[0022]作为优选，所述热乳板采用前段冷却模式进行层流冷却。
[0023]作为优选，所述卷取过程中的目标卷取温度控制为460?510°C ;
[0024]所述钢板成品的厚度规格为8?16mm。
[0025]本发明提供的高强度冷成形汽车桥壳钢通过合理优化桥壳钢中化学成分的比例，充分发挥细晶强化、组织强化、位错强化等强化效果，使最终获得的钢板成品具有良好的强度、韧性及通卷均匀性，抗拉强度级别获得明显提升，能用于制造8?16_厚规格高强度级别冷冲压汽车桥壳，有利于桥壳材料减薄和车辆减重，能良好的满足冲压过程不开裂及后续的车桥台架试验疲劳周期。
[0026]进一步的，本发明提供的高强度冷成形汽车桥壳钢的生产方法通过采用中低C、低Mn、高Nb、中Cr强化的基本思路，严格控制冶炼过程中P、S的含量，以及在乳制过程中合理设置控乳控冷工艺参数，保证钢板成品具有良好的组织状态，有效改善了汽车桥壳钢的综合力学性能，使桥壳钢的抗拉强度达到600MPa，冷冲压成形开裂率小于1%，由钢板成品制成的桥壳台架试验疲劳周期大于80万次。
【附图说明】
[0027]图1为本发明提供的高强度冷成形汽车桥壳钢生产方法的流程图；
[0028]图2为本发明提供的高强度冷成形汽车桥壳钢的金相组织图。
【具体实施方式】
[0029]本申请实施例提供了一种高强度冷成形汽车桥壳钢及其生产方法，解决了或部分解决了现有技术中汽车桥壳钢强度级别偏低，钢卷的通卷性能不稳定的技术问题，实现了保证生产出来的汽车桥壳钢材料强度高，钢卷的通卷性能优良，使获得的钢板成品冷冲压成形开裂率小于1%，由钢板成品制成的桥壳台架试验疲劳周期大于80万次的技术效果。
[0030]本发明提供的一种高强度冷成形汽车桥壳钢的化学成分如下:以质量百分比计算，C:0.040 ?0.065%、S1:0.51 ?0.75% ^Mn:0.80 ?1.15%、P 彡 0.02%、S 彡 0.006%、Al:0.015 ?0.060%、Nb:0.075 ?0.090%、Cr:0.55 ?0.85%，余量为 Fe 及不可避免的杂质。
[0031]进一步的，汽车桥壳钢的钢板目标厚度规格为8?16mm ;汽车桥壳钢的金相组织为针状铁素体，参见附图2，由于针状铁素体组织为连锁结构，能很好地阻止裂纹的扩展，使汽车桥壳钢的钢板成品具有很好的力学性能，特别是具有良好的韧性。汽车桥壳钢的参数指标包括:抗拉强度大于600MPa ;冷冲压成形开裂率小于1% ;汽车桥壳钢冷冲压成形为汽车车桥，车桥进行台架试验的疲劳周期大于80万次。
[0032]其中，对该桥壳钢各个组成元素作用的详细说明如下，以质量百分比计算:
[0033]C:0.040?0.065%, C是提高材料强度最经济有效的元素，本发明采用中低C设计，一方面考虑控制碳当量提高焊接性能；通过实验研究，当C含量低于0.065%时，有利于避免珠光体的形成，从而有利于降低后续的桥壳的冷冲压开裂率。
[0034]S1:0.51?0.75%,Si为固溶强化元素，有利于提高母材和热成形后材料的强度，由于汽车桥壳用钢热成形后会进行表面喷丸处理，因此钢板表面由高Si引起的薄层红锈可去除，但Si含量也不宜设计过高，避免出现材料脆性。
[0035]Mn:0.80?1.15%, Mn具有固溶强化作用，是提高材料强度重要元素之一，但Mn含量添加过高容易产生偏析并会降低材料韧性，恶化性能。对于汽车桥壳用钢应减轻中心偏析，避免钢板分层开裂，本发明在控制C的同时控制Mn的加入量，将Mn上限设定为1.15%。
[0036]P < 0.02%及S < 0.006%，硫和磷元素过高会对材料韧性和塑性有不利影响，特别是应严格控制S含量，减少MnS夹杂，提高材料疲劳性能。本发明限定了 S含量应控制在0.006%以内，P含量应控制在0.02%以内。
[0037]Al:0.015?0.060%，A1的加入可减小钢的比重，考虑到比重的降低，优选加入大量的Al。然而，如果加入过量的Al，金属间化合物例如卡帕碳化物、FeAl或Fe3Al将增加从而大大降低钢的延展性。
[0038]Nb:0.075?0.090 %，通过添加高Nb，能扩大乳制工艺窗口，提高通卷性能均匀性；另外高Nb的加入有利于细化组织，改善材料的冷成形性能。高Nb的加入需采用合理的乳制工艺温度区间，高温乳制减少高温段Nb的析出，中低卷取温度避免Nb在卷取后析出，同时通过提高乳制速度使得钢卷的通卷性能更加的均勾。
[0039]Cr:0.55?0.85%，为提高材料强度，配合合理的冷却工艺控制相变组织，得到冷成形性能优良的组织状态，通过添加一定量的Cr元素提高材料的淬透性，从而提高了桥壳对焊接热影响区的强度，提高桥壳的安全性。
[0040]参见附图1，本发明提供的高强度冷成形汽车桥壳钢的生产方法包括以下步骤:[0041 ] S1:钢水经过转炉冶炼后获得铸坯；冶炼过程严格控制P、S含量，保证铸坯质量。铸坯的化学成分如下:以质量百分比计算，C:0.040?0.065%, S1:0.51?0.75%, Mn:0.80 ?1.15%、P 彡 0.02%、S 彡 0.006%、Al:0.015 ?0.060%、Nb:0.075 ?0.090%、Cr:0.55?0.