Page 27 - 理化检验-物理分册2024年第八期
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左 鹏，等：汽车车轮用高扩孔率热轧复相钢带的研制
高强度钢的局部成形性和焊接性能要求极高，鉴于 分明显，可以显著提高钢材的强度，但是C元素含量
此，研究并制造出同时适合轮辋和轮辐生产工艺的 过高将会显著降低钢材的韧性、冷成形性及焊接性
高强度级别、延伸凸缘性能的经济型热轧车轮用钢， 能，同时，防止C元素富集于亚稳奥氏体区域而避免
可以增加国内汽车车轮用钢的品种，提高其质量，以 其析出，是获得复相组织的保证，工业试制时将C元
满足汽车轻量减薄的发展趋势。 素的质量分数控制为0.06%~0.10%。
先进高强钢（AHSS）兼具高强度和较好的成形 设计时需要合理选择Si、Mn元素的含量，Si元
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性能，广泛应用于车身的结构件和安全件中 。复 素能增大铁素体基体的硬度，缩小铁素体与贝氏体
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相（CP） 钢是热轧先进高强钢的一种，其显微组织主 两相之间的硬度差 ，从而提高钢材的扩孔率。然
要由铁素体和贝氏体组成，这种混合组织比双相钢 而，Si元素含量过高会导致热轧带钢表面红锈增多，
的马氏体+铁素体组织具有更小的相间硬度差 ， 同时影响钢材的疲劳性能，工业试制时将Si元素的
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使复相钢的高扩孔率与延伸凸缘性能提升。WANG 质量分数控制为0.15%~0.30%。Mn元素是重要的
等 利用钛沉淀硬化和晶粒细化强化研究了贝氏体- 固溶强化元素和奥氏体稳定化元素，Mn元素含量过
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铁素体多相钢；代晓莉等 研究了Nb、V、Ti元素微 低将造成奥氏体稳定性和钢的强度不足，Mn元素
合金化的580 MPa级高扩孔钢，并认为贝氏体能够 含量过高会使钢的塑性和焊接性能降低，因此Mn
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起到防止裂纹扩展的作用；宋振官 研制了Cr微合 元素含量不能过高，Mn元素的质量分数优先选择
金化汽车轮辐用钢，并验证了其具有良好的成形性。 0.80%~1.50%。
目前，复相钢普遍添加了较多的贵重合金元素，虽然 在钢中添加Cr、Nb微合金元素可得到析出强化
可以获得铁素体+贝氏体组织，但成本较高，同时 及固溶强化的良好匹配效果，其中Cr元素会使连续
实际很少有同时适用于轮辋和轮辐生产工艺的热轧 冷却转变（CCT）曲线中珠光体和铁素体的孕育期
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延长，抑制珠光体和铁素体的形成 ，有利于贝氏体
车轮用钢。
笔者结合下游汽车车轮制造工艺的特点，将车轮 组织的形成，最终有利于强度和扩孔率的升高。由
于Cr元素的质量分数小于 0.15%时，对CCT曲线
用钢Cr、Nb微合金化，并优化调整Si元素含量，实现
影响不显著，故设计时将Cr元素的质量分数控制为
了对汽车车轮用钢基体组织、表面质量的控制，研制并
0.20%~0.40%。Nb元素是重要的析出强化和细晶
开发了600 MPa级高扩孔率热轧复相钢的工业产品。
强化元素之一，在轧制结束的冷却中及卷取后，Nb
1 产品设计与工业试制方法 元素以细小析出的形式存在。利用Nb元素的析出
1.1 技术要求 强化来提高钢的强度和韧性，缩小铁素体和贝氏体
高扩孔率热轧复相钢应具有较高的强度、优异的 基体之间的强度差，有利于扩孔率的提升，工业试制
局部成形性和良好的抗疲劳性和焊接性能，根据用户 时将Nb元素的质量分数控制为0.025%~0.060%。
对钢制车轮钢板的要求，高扩孔率热轧复相钢的参数 试制产品时应严格控制硫元素及其硫化物含量，
如表1所示，拉伸试验规定值适用于纵向试样，原始 降低以MnS为代表的带状硫化物等非金属夹杂物对钢
标距L 0 =80 mm，截面宽度b=20 mm，屈服现象不明 材延伸凸缘性能的不良影响，并控制S元素的质量分
显时采用R P0.2 （规定塑性延伸率为0.2%时的应力）。 数不大于0.007%。
1.2 成分设计 1.3 工艺设计
高扩孔率热轧复相钢试制产品的化学成分如 1.3.1 工艺路线
表2所示。该钢采用低碳设计，C元素的强化作用十 高扩孔率热轧复相钢的生产工艺路线为：铁水
表1 高扩孔率热轧复相钢的参数
项目 钢板厚度/mm 下屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 断后伸长率/% 扩孔率/%
实测值 2.5~6.0 ≥440 ≥600 ≥14 ≥75
表2 高扩孔率热轧复相钢试制产品的化学成分 %
项目 C Si Mn P S Cr Nb
实测值 ≤0.18 ≤1.20 ≤2.00 ≤0.050 ≤0.010 — —
标准值 0.06~0.10 0.15~0.30 0.80~1.50 ≤0.020 ≤0.007 0.20~0.80 0.025~0.060
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