CN113652605B - 一种高强韧汽车车轮用钢、薄壁汽车车轮及其制备方法 - Google Patents

一种高强韧汽车车轮用钢、薄壁汽车车轮及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高强韧汽车车轮用钢，其特征在于，按质量百分比，其组分包括：C：0.1％～0.25％，Mn：1.5％～2.5％，Si：0.8％～1.7％，Cr：0.8％～2.5％，Mo：0.1％～0.5％，Ni：0.3％～0.6％；Cu：0.1％～1.5％，Nb≤0.1％，Ti≤0.2％；V≤0.2％；P≤0.015％，S≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；其中，Mn和Cr的质量百分比之和不高于4.5％。本发明还涉及由该高强韧汽车车轮用钢制备的薄壁汽车车轮及其制备方法。本发明提供的薄壁汽车车轮的屈服强度和抗拉强度等性能高，并且汽车车轮重量轻。

Description

一种高强韧汽车车轮用钢、薄壁汽车车轮及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材研究领域。更具体地，涉及一种高强韧汽车车轮用钢及薄壁汽车车轮。
背景技术
全球变暖问题日益严峻，石油价格不断上涨，汽车销量不断攀升，使得节能减排成为建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。据有关统计，汽车自重每减轻10％，可降低油耗6％～8％，CO2的排放量约减少13％。因此，在确保汽车强度和安全性的前提下，汽车轻量化成为实现节能减排目标的关键路径之一。
为实现汽车轻量化的需求，各国将先进高强钢作为汽车材料进行了大量的研究。然而，受设备加工能力和材料焊接性能等因素的限制，目前钢制汽车车轮仍然较多地选用抗拉强度Rm约为400MPa级别的钢铁材料，少量采用抗拉强度Rm高于1000MPa级别的钢铁材料。
公开号为CN107052720A，名称为“一种钢制车轮的制造方法及其采用该方法成型的车轮”的中国发明专利申请，采用中低碳低合金钢，通过控制汽车轮辋和轮辐成形后的温度和成形后的冷却方式，得到抗拉强度Rm约为600MPa的汽车轮辋和轮辐，再将轮辋和轮辐拼焊成汽车车轮。显然，对于整体车轮来说，焊缝处的组织和性能与轮辋和轮辐不同，不利于整体汽车车轮的疲劳寿命和服役寿命。
公开号为CN109355577A，名称为“一种1200MPa级别热处理车轮的制备方法”的中国发明专利申请，采用淬透性较差的低碳低合金钢铁材料作为汽车车轮材料，采用常规的汽车车轮成形方法制备汽车车轮坯件后再进行盐浴淬火，获得整体抗拉强度Rm大于1200MPa级别的汽车车轮。由于盐浴淬火具有污染严重不环保且易造成安全事故的特点，因此被国家限制使用；且经盐浴淬火处理后，工件表面形成一层盐，需清洗后再进行后续回火或配分处理，否则在回火或配分过程盐发生分解，分解产物污染环境、损害人体健康和加热炉，因此，对于需冷却到某一温度后立即进行配分处理的工艺要求而言，无法实现大规模连续热处理生产。
公开号为CN109355576A，名称为“一种1500MPa级别热处理车轮的制备方法”的中国发明专利申请，采用淬透性较差的低碳低合金钢作为汽车车轮材料，采用常规的汽车车轮成形方式制备汽车车轮坯件后采用沸水淬火，获得整体抗拉强度Rm大于1500MPa级别的汽车车轮。在其公开的专利中，由于采用淬透性低的低碳低合金钢铁材料作为汽车车轮材料，故其采用沸水作为淬火介质，汽车车轮冷却快但无法精确控制淬火温度，从而较难实现稳定批量生产，同时将从沸水中出来的钢车轮立即进行配分处理，易导致其在配分过程中引入氢原子，从而导致存在氢致延迟断裂的危险，且在热处理过程中需将装有沸水的淬火水槽提升一定高度和需要采用淬火夹具防止淬火变形，操作困难，无法实现大规模连续热处理生产。
有鉴于此，为解决目前汽车车轮在研发和实际生产过程中存在的上述缺陷和不足，本发明提供一种高强韧汽车车轮用钢、薄壁汽车车轮及其制备方法。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高强韧汽车车轮用钢。
本发明的第二个目的在于提供一种高强韧薄壁汽车车轮。
本发明的第三个目的在于提供一种高强韧薄壁汽车车轮的制备方法。
根据本发明的第一个目的，本发明提供一种高强韧汽车车轮用钢。
本发明的一种高强韧汽车车轮用钢，按质量百分比，其组分包括：C：0.1％～0.25％，Mn：1.5％～2.5％，Si：0.8％～1.7％，Cr：0.8％～2.5％，Mo：0.1％～0.5％，Ni：0.3％～0.6％；Cu：0.1％～1.5％，Nb≤0.1％，Ti≤0.2％；V≤0.2％；P≤0.015％，S≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；其中，Mn和Cr的质量百分比之和不高于4.5％。
优选地，按质量百分比，所述的汽车车轮用钢的组分中O和N的含量均不高于0.005％。
优选地，按质量百分比，所述的汽车车轮用钢的组成包含V、Nb、Ti中的一种或多种，且百分含量之和不高于0.4％。
优选地，所述的汽车车轮用钢的显微组织为贝氏体、马氏体和残余奥氏体的复相组织。
通过严格限定高强韧汽车车轮用钢中杂质元素P、S和气体元素O、N的含量，可以降低高强韧汽车车轮用钢中的夹杂物含量和尺寸，在少量的合金元素的前提下，通过调控热处理工艺的方法，获得以贝氏体/马氏体复相为主，并含有少量残余奥氏体的显微组织的、具有高强度、高韧性、高疲劳强度、低重量的薄壁汽车车轮。
在本发明中，碳元素C：钢中典型的基础强硬化元素，提高钢的强度和淬透性，在配分处理过程中C元素从马氏体相配分至奥氏体相中，提高残余奥氏体的热稳定性和机械稳定性，提高汽车钢车轮的塑性和韧性；但是随着C含量的增加，钢的焊接性和韧性会降低，因此，高强韧汽车车轮用C的碳含量为0.1％～0.25％。
锰元素Mn：钢中典型的合金元素，是置换固溶体的溶质元素，发挥较强的固溶强化效果，Mn元素固溶于奥氏体中，扩大奥氏体区，且大幅度降低钢的奥氏体开始分解温度Ar1，提高钢的淬透性。但是当钢中Mn元素的含量高于3％时，出现Mn元素偏析带，不利于钢的韧性和疲劳性能，因此，高强韧汽车车轮用钢的Mn含量为1.5％～2.5％。
硅元素Si：是钢中常见的置换固溶体的溶质元素，发挥较强的固溶强化效果，可抑制碳化物的析出，易获得无碳化物贝氏体和板条残余奥氏体，同时有益于配分处理过程中C原子从马氏体相配分至奥氏体相中，提高残余奥氏体的热稳定性和机械稳定性，可保证良好的强韧性匹配。但是Si含量过高时，增加铁素体的析出倾向，且容易导致钢板在加热过程氧化，因此，高强韧汽车车轮用钢的Si含量为0.8％～1.7％。
铬元素Cr：能发挥较大的固溶强化效果，且可提高钢的淬透性，但Cr元素过高时，会导致钢产生热裂，因此，高强韧汽车车轮用钢的Cr含量为0.8％～2.5％。
钼元素Mo：能显著提高钢的淬透性，推迟中温相变的程度明显小于推迟高温相变的程度，使得在较宽的冷却范围内获得贝氏体组织，提高强韧性匹配，但是价格较昂贵，因此，高强韧汽车车轮用钢的Mo含量为0.1％～0.5％。
镍元素Ni：降低贝氏体转变温度，容易获得结构精细的板条或下贝氏体组织，有助于强韧性匹配，能显著提高冲击韧性，降低韧脆转变温度，但是价格较昂贵，因此，高强韧汽车车轮用钢的Ni含量为0.3％～0.6％。
铜元素Cu：能在过饱和固溶体中析出ε-Cu粒子，具有较强的析出强化效果。Cu能提高钢的耐蚀性，但Cu含量过高易产生热脆，因此，高强韧汽车车轮用钢的Cu含量为0.1％～1.5％。
微合金化元素Nb(铌)、Ti(钛)、V(钒)：强碳氮化物形成元素，可通过析出强化，提高强韧性。同时，强碳化物析出粒子熔点较高，可阻碍焊接热影响区晶粒的长大，提高焊接性能，但微合金化元素含量太高的话，不利于冶炼工艺的控制，因此，高强韧汽车车轮用钢中微合金化元素为Nb、Ti、V中的一种或几种，且其质量百分量之和不高于0.4％。
杂质元素P和S：钢中常见的杂质元素。P元素易在晶界处偏聚，形成冷脆，降低钢的韧性。S元素易与其它元素形成夹杂物，尤其以形成低熔点夹杂物MnS，形成热脆，降低钢的韧性，因此，高强韧汽车车轮钢中应尽量降低P和S的含量。
气体元素O和N：钢中常见的气体元素，易与其它元素结合形成夹杂物，降低钢的韧性和疲劳性能，因此，高强韧汽车车轮用钢中应尽量降低O和N的含量。
根据本发明的第二个目的，本发明提供一种由上述高强韧汽车车轮用钢制备的高强韧薄壁汽车车轮。
优选地，所述的高强韧薄壁汽车车轮的轮辋为4～5mm，轮辐厚度为8～9mm。优选地，所述的高强韧薄壁汽车车轮与常规同型号的汽车钢车轮相比重量降低30％～50％。
优选地，所述的高强韧薄壁汽车车轮的显微组织为贝氏体、马氏体和残余奥氏体的复相组织。
优选地，所述的高强韧薄壁汽车车轮采用整体热处理方式进行强韧化。
根据本发明的第三个目的，本发明提供一种高强韧薄壁汽车车轮的制备方法。
本发明的一种高强韧薄壁汽车车轮的制备方法：其包括如下步骤：
步骤1、将本发明的高强韧汽车车轮用钢的组分按常规的炼钢和轧钢工艺，制备厚度为4～5mm和8～9mm的钢板；
步骤2、将步骤1所得的钢板加热至880～950℃保温10～30min后随炉温冷却至室温，进行退火处理；
步骤3、将步骤2所得的4～5mm钢板按车轮常规生产工艺制备汽车车轮轮辋；
步骤4、将步骤2所得的8～9mm钢板按车轮常规生产工艺制备汽车车轮轮辐；
步骤5、将步骤3和步骤4获得的轮辋和轮辐拼焊制备薄壁汽车车轮坯件；
步骤6、将步骤5所得的汽车车轮坯件加热至850～1000℃保温10～30min，出炉后冷却至150～240℃；
步骤7、将步骤6冷却至150～240℃的汽车车轮坯件加热至260～400℃并保温20～90min进行配分处理，随后冷却至室温，得到高强韧薄壁汽车车轮。
优选地，步骤3中汽车车轮轮辋的制备包括以下步骤：下料、卷圆、闪光对焊、退火处理，滚压、端切、复圆、扩口、滚型、扩涨整形、冲气门孔。
优选地，步骤4中汽车车轮轮辐的制备包括以下步骤：下料、落料、冲中心孔、螺栓孔、旋压、冲风孔、扩螺栓孔、车削加工。
优选地，步骤3中的闪光对焊和步骤5中的拼焊采用的焊丝组分的质量百分数为：C：0.1％～0.2％，Mn：1.5％～2.0％，Si：0.8％～1.5％，Cr：0.8％～1.5％，Mo：0.3％～0.5％，Ni：0.2％～0.6％。
优选地，步骤6中，连续冷却的方式选自风冷、雾冷中的一种或两种。
优选地，步骤6中，汽车车轮一边冷却一边绕其中心线旋转，且汽车车轮的轮辐和轮辋的喷风或喷雾量不同。
优选地，步骤7中，冷却至室温的方式采用空冷、风冷、雾冷中的一种或几种。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的一种高强韧汽车车轮用钢，具有高强度、高韧性的同时，还有高抗疲劳强度(高疲劳裂纹扩展门槛值)。
本发明采用风冷和/或雾冷的淬火方式代替盐浴淬火，具有安全环保的优点。
本发明提供的高强韧薄壁汽车车轮的屈服强度Re＞1100MPa，抗拉强度Rm＞1400MPa，延伸率δ＞16％，冲击韧性Akv(20℃)＞50J，疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth＞13MPa·m1/2，可显著提高车轮的服役寿命。
本发明提供的薄壁汽车车轮采用整体热处理方式，薄壁汽车车轮的组织和性能更加均匀。
本发明提供的薄壁汽车车轮重量轻，可降低汽车的能源消耗和废气的排放。
由于盐浴淬火具有污染严重、不安全环保的特点，无法实现工业连续大规模热处理生产；另外沸水淬火在实际生产中难以实施；本发明利用风冷和喷雾冷却的方式，使得本发明的薄壁汽车车轮适合连续、大规模热处理生产。
附图说明
图1是低淬透性汽车车轮用钢连续冷却转变曲线。其中F表示铁素体，P表示珠光体，B表示贝氏体，M表示马氏体，Ac1表示奥氏体开始转变温度，Ac3表示奥氏体结束转变温度，Ms表示马氏体开始转变温度，Mf表示马氏体结束转变温度。
图2是厚度为9mm板材的中心位置从950℃吹风冷却至150℃的温度随时间变化曲线，图中斜率的相反数代表冷却速度，单位为℃/s。
图3是厚度为9mm板材的中心位置从950℃喷雾冷却至150℃的温度随时间变化曲线，图中斜率的相反数代表冷却速度，单位为℃/s。
图4是本发明高强韧汽车车轮用钢连续冷却转变曲线。其中F表示铁素体，P表示珠光体，B表示贝氏体，M表示马氏体，Ac1表示奥氏体开始转变温度，Ac3表示奥氏体结束转变温度，Ms表示马氏体开始转变温度，Mf表示马氏体结束转变温度。
图5是本发明汽车车轮结构图。
图6是本发明汽车车轮通过光学显微镜拍摄的光镜组织照片。
图7是本发明汽车车轮通过扫描电镜拍摄的扫描组织照片，其中B表示贝氏体，M表示马氏体。
图8是本发明汽车车轮通过透射电镜拍摄的精细组织结构照片。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选的实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
名词解释
奥氏体：对黑色金属材料而言，是指碳在γ-Fe中的固溶体。奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性。
马氏体：对黑色金属材料而言，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。在中、高碳钢中快速冷却通常能够获得这种组织。高的强度和硬度是钢中马氏体的主要特征之一。
铁素体：是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示。具有体心立方晶格，其溶碳能力很低。
珠光体：是铁素体和渗碳体一起组成的机械混合物，用符号“P”表示。碳素钢中珠光体组织的平均碳含量约为0.77％。它的力学性能介于铁素体和渗碳体之间，即其强度、硬度比铁素体显著增高，塑性、韧性比铁素体要差，但比渗碳体要好得多。
淬透性：钢铁材料在一定的淬火条件下获得淬硬层深度的能力，主要受奥氏体中碳元素和合金元素含量的影响。
固溶强化：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。
固溶体：指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。
连续冷却转变曲线：钢铁材料奥氏体化后连续冷却时，过冷奥氏体转变开始及转变终止的时间、温度、产物、转变量及硬度与冷却速度之间的关系曲线，称为连续冷却转变曲线。
氢致延迟断裂：钢铁在静止应力的作用下，经过一定时间后突然发生脆性破坏的一种现象，它是材料—环境—应力之间相互作用的结果，是氢致材质恶化的一种形态。
配分处理：经奥氏体化后的钢材淬火至马氏体开始转变温度和结束转变温度之间的某一温度使得形成一定量的马氏体组织，然后再在某一温度进行等温一段时间使得马氏体组织中的碳原子分配至未转变残余奥氏体中，执行上述等温过程的操作称为配分处理。
钢的淬火：是指将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。
下料：是指确定制作某个设备或产品所需的材料形状、数量或质量后，从整个或整批材料中取下一定形状、数量或质量的材料的操作过程。
落料：是指用压力机或其他机器把所需材料从板类母材上分离出来的工艺。
实施例1：汽车车轮用钢组分的设计和改进
表1为与技术背景中CN109355577A所述相似的低淬透性汽车车轮用钢各组分的质量百分数，其余为铁元素及不可避免的杂质元素。图1为低淬透性汽车车轮用钢的连续冷却转变曲线。图1表明，低淬透性汽车车轮用钢完全奥氏体化后，当冷却速度小于0.1℃/s时得到的室温组织为铁素体和珠光体复相组织，当冷却速度大于0.1℃/s且小于2℃/s得到的室温组织为铁素体、珠光体和贝氏体复相组织，当冷却速度大于2℃/s且小于3℃/s得到的室温组织为铁素体和贝氏体复相组织，当冷却速度大于3℃/s且小于80℃/s得到的室温组织为铁素体、贝氏体和马氏体复相组织，当冷却速度大于80℃/s且小于150℃/s得到的室温组织为贝氏体和马氏体复相组织，当冷却速度大于150℃/s得到的室温组织为马氏体组织。
表1低淬透性汽车车轮用钢各组分质量百分数
元素 C Mn Si Al P S
含量 0.20 1.8 1.0 0.036 0.014 0.002
图2为9mm厚板材的中心位置从950℃吹风冷却至室温过程中温度随时间的变化曲线。由图2可知，在风冷冷却条件下，在950℃到500℃之间9mm厚板材的中心位置的冷却速度约为3.5℃/s，在500℃到150℃之间9mm厚板材的中心位置的冷却速度约为1.4℃/s。结合图1可知，在风冷的冷却条件下，低淬透性汽车车轮钢得到室温组织为铁素体和贝氏体复相组织，而非贝氏体/马氏体复相或马氏体单相组织，无法满足汽车车轮高强度的性能要求。因此，低淬透性汽车车轮用钢的淬火冷却不能采用风冷的冷却方式，而需采用技术背景中的盐浴淬火或沸水淬火的冷却方式。
图3为9mm厚板材的中心位置从950℃喷雾冷却至室温过程中温度随时间的变化曲线。由图3可知，在喷雾冷却条件下，在950℃到430℃之间9mm厚板材的中心位置的冷却速度约为4.8℃/s，在430℃到150℃之间9mm厚板材的中心位置的冷却速度约为4.2℃/s。结合图1可知，在喷雾的冷却条件下，低淬透性汽车车轮钢得到室温组织为铁素体、贝氏体和少量马氏体的复相组织，而非贝氏体/马氏体复相或马氏体单相组织，无法满足汽车车轮高强度的性能要求。因此，低淬透性汽车车轮用钢的淬火冷却不能采用喷雾的冷却方式，而需采用技术背景中的盐浴淬火或沸水淬火的冷却方式。
通过我们对汽车车轮用钢组分的改进，我们发明得到如表2所示的汽车车轮用钢各组分的质量百分数，其余为铁元素及不可避免的杂质元素。图4为本发明实施例汽车车轮用钢的连续冷却转变曲线。图4表明：本发明的汽车车轮用钢完全奥氏体化后，当冷却速度小于0.1℃/s时得到的室温组织为铁素体、珠光体和贝氏体复相组织，当冷却速度稍大于0.1℃/s且小于60℃/s得到的室温组织为贝氏体和马氏体复相组织，当冷却速度大于60℃/s时得到的室温组织为马氏体组织。结合图2风冷和图3喷雾冷却实验结果，对于本发明提供的汽车车轮用钢可采用风冷或喷雾的冷却方式进行淬火，在风冷和喷雾的冷却方式下获得的室温组织为贝氏体/马氏体复相组织，能满足汽车钢车轮高强度的要求。
表2：汽车车轮用钢的各组分质量百分含量
元素 C Mn Si Cr Mo Ni Cu Ti V P S
含量 0.20 1.8 1.0 1.0 0.3 0.5 0.2 0.05 0.06 0.01 0.005
实施例2：高强韧薄壁汽车车轮的生产方法
按照如下所述的方法，制备高强韧薄壁汽车车轮，制备的高强韧薄壁汽车车轮的结构图如图5所示，该高强韧薄壁汽车车轮的重量约为28kg，与常规同型号的汽车钢车轮相比重量降低约40％。
该生产方法包括以下步骤：
步骤1、按照表2中组分，采用常规的炼钢和轧钢工艺，轧制得到4mm和9mm后的板材。
步骤2、将4mm和9mm的板材加热至950℃，保温15min后随炉冷却至室温。
步骤3、将4mm钢板按照轮辋尺寸剪切下料(下料)、将板材料卷成圆筒状(卷圆)、通过闪光电阻焊将圆筒的对接部位进行焊接(闪光对焊)、对焊缝进行退火处理，通过滚压设备将焊接部位进行滚压(滚压)、对圆筒的两开口端进行端切(端切)、恢复成圆形(复圆)、通过扩口机将两开口端进行扩张(扩口)、通过滚压机将圆筒进行滚制(滚型)、通过整形机进行扩涨整形、最后进行冲气门孔工序制备车轮轮辋。其中退火工艺为：将焊接得到的圆筒加热至930℃，保温10min后随炉冷却至室温。闪光对焊采用的焊丝的组分质量百分含量为：C：0.18％，Mn：1.8％，Si：0.8％，Cr：1.2％，Mo：0.3％，Ni：0.6％。
步骤4、将9mm钢板经下料、落料、冲中心孔及螺栓孔、旋压、冲风孔、扩螺栓孔、车削加工工序制备车轮轮辐。
步骤5、将步骤3和步骤4获得轮辋和轮辐拼焊制备薄壁汽车车轮坯件。拼焊采用的焊丝的组分质量百分含量为：C：0.18％，Mn：1.8％，Si：0.8％，Cr：1.2％，Mo：0.3％，Ni：0.6％。
步骤6、将步骤5所得的汽车车轮坯件加热至920℃保温25min，出炉后，采用复合冷却的方式将车轮冷却至(200～220)℃。由于轮辐(9mm)和炉辋(4mm)的厚度不同，故采用复合冷却的方式对汽车车轮进行淬火冷却，即汽车车轮轮辐采用喷雾的冷却方式而车轮轮辋采用喷风的冷却方式，这样可确保轮辐和轮辋均匀冷却。采用辊底式保护气氛连续热处理炉、车轮坯件进炉前加热炉已加热至920℃，车轮与车轮的间距为50mm，车轮与炉壁的间距为300mm，采用仿形喷淬淬火设备，在淬火的过程中车轮绕其中心线一直旋转。
步骤7、将步骤6冷却至(200～220)℃的汽车车轮坯件加热至280℃，并保温45min，出炉后风冷至室温，得到高强韧薄壁汽车车轮。采用辊底式连续热处理炉，汽车车轮进炉前加热炉已加热至280℃，汽车车轮与车轮的间距为50mm，汽车车轮与导风壁的间距为350mm，采用工业电扇将车轮冷却至室温，得到高强韧薄壁汽车车轮。
通过万能拉伸试验机和冲击试验机，根据国家标准GB/T228-2002和国家标准GB/T229-2009制定了标准力学拉伸试样、冲击试样并测试了汽车车轮的力学性能，如表3所示。同时，根据国家标准GB/T 6398-2000制定了标准的疲劳裂纹扩展C-T试样，并运用电液伺服高频疲劳实验机测定了疲劳裂纹扩展C-T试样的疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth，结果如表3所示。
表3汽车车轮的力学性能
Figure BDA0003159095040000121
由以上测试结果可知，本发明得到的薄壁汽车车轮的力学性能优良，具体的屈服强度Re＞1100MPa，抗拉强度Rm＞1400MPa，延伸率δ＞16％，冲击韧性Akv(20℃)＞50J，疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth＞13MPa·m1/2，具有高强度、高韧性、高塑性和高疲劳裂纹扩展门槛值的良好性能匹配。同时根据国家标准GB/T 9769-2005测定了车轮的外形车轮，结果表明本实施例生产的高强韧薄壁汽车车轮的外形尺寸满足要求。
图6是根据本发明实施例2制备的汽车车轮通过光学显微镜拍摄的光镜组织照片。图7是根据本发明实施例2制备的汽车车轮通过扫描电镜拍摄的扫描组织照片。图8是根据本发明实施例2制备的汽车车轮通过透射电镜拍摄的精细组织结构照片。显示了本发明的高强韧薄壁汽车车轮的显微组织为贝氏体、马氏体和残余奥氏体复相组织。
显然，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其包括如下步骤：
步骤1、将高强韧汽车车轮用钢的组分按常规的炼钢和轧钢工艺，制备厚度分别为4～5mm和8～9mm的钢板；
步骤2、将步骤1所得的钢板加热至880～950℃保温10～30min后随炉温冷却至室温，进行退火处理；
步骤3、将步骤2所得的4～5mm钢板制备汽车车轮轮辋；
步骤4、将步骤2所得的8～9mm钢板制备汽车车轮轮辐；
步骤5、将步骤3和步骤4获得的汽车车轮轮辋和轮辐拼焊制备高强韧薄壁汽车车轮坯件；
步骤6、将步骤5所得的汽车车轮坯件加热至850～1000℃保温10～30min，出炉后冷却至150～240℃；
步骤7、将步骤6冷却至150～240℃的汽车车轮坯件加热至260～400℃并保温20～90min进行配分处理，随后冷却至室温，得到高强韧薄壁汽车车轮，
其中，所述高强韧汽车车轮用钢，按质量百分比，其组分包括：
C：0.1％～0.25％，Mn：1.5％～2.5％，Si：0.8％～1.7％，Cr：0.8％～2.5％，Mo：0.1％～0.5％，Ni：0.3％～0.6％；Cu：0.1％～1.5％，Nb≤0.1％，Ti≤0.2％；V≤0.2％；P≤0.015％，S≤0.005％，其余为Fe及不可避免的杂质元素；
其中，Mn和Cr的质量百分比之和不高于4.5％；
按质量百分比，所述高强韧汽车车轮用钢的组成包含Nb、Ti、V中的一种或多种，且百分含量之和不高于0.4％。
2.根据权利要求1所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，所述高强韧汽车车轮用钢的显微组织为贝氏体、马氏体和残余奥氏体的复相组织。
3.根据权利要求1所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，按质量百分比，所述高强韧汽车车轮用钢的组分中O和N的含量均不高于0.005％。
4.根据权利要求1所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，步骤3中汽车车轮轮辋的制备包括以下步骤：下料、卷圆、闪光对焊、退火处理，滚压、端切、复圆、扩口、滚型、扩涨整形、冲气门孔；
步骤4中汽车车轮轮辐的制备包括以下步骤：下料、落料、冲中心孔、螺栓孔、旋压、冲风孔、扩螺栓孔、车削加工。
5.根据权利要求4所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，步骤3中的闪光对焊和步骤5中的拼焊采用的焊丝成分为：
C：0.1％～0.2％，Mn：1.5％～2.0％，Si：0.8％～1.5％，Cr：0.8％～1.5％，Mo：0.3％～0.5％，Ni：0.2％～0.6％。
6.根据权利要求1所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，步骤6中，冷却采用连续冷却的方式，选自风冷、雾冷中的一种或两种。
7.根据权利要求6所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，步骤6中，汽车车轮一边冷却一边绕其中心线旋转，且轮辐和轮辋的喷风或喷雾量不同。
8.根据权利要求1所述的高强韧薄壁汽车车轮的制备方法，其中，步骤7中，冷却至室温的方式采用空冷、风冷、雾冷中的一种或几种。
9.通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法得到的高强韧薄壁汽车车轮。
10.根据权利要求9所述高强韧薄壁汽车车轮，包括轮辋和轮辐，所述轮辋的厚度为4～5mm，所述轮辐的厚度为8～9mm。
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