【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金、合金或有色金属的处理制造领域，尤其涉及一种屈服强度400mpa级高强高疲劳车轮用钢及生产方法。
技术介绍
1、随着工业技术的发展和环境压力的增加，现代汽车的发展正在发生深刻变化。我国汽车年产量已经远超1000万辆，汽车保有量2021年已经超过2.5亿量。汽车迅速发展带来的油耗、安全和环保三大问题日益突出。汽车结构减重，降低油耗，减少排放的压力与日俱增。
2、近年来，车轮行业与车轮设备制造商紧密合作研究发展了旋压生产工艺，并应用到了商用车轮幅的规模化生产。钢制车轮有两个焊接位置：轮辋的对焊、轮辐与轮辋的组合，轮辋对焊后的随后工序是进行扩口、滚型和精整，而在此工艺过程中，焊缝承受很大的载荷、极易出现焊缝开裂，从而导致车轮废品率提高、增加制造成本；同时，高强度材料进行焊接时，由于材料添加了其他的一些合金元素，这就造成焊缝的组织和成分对比以前有了变化，这些改变势必会影响产品的疲劳寿命。只有这些问题彻底解决，才能真正推进高强钢在车轮上的使用、达到钢制车轮的良好的轻量化。
3、申请号为cn20231060707.2的专利文件公开了“一种tmcp型屈服强度400mpa级低成本低屈强比建筑用热轧卷板”，其特征在于，当热轧卷板厚度6～12mm时，所述热轧卷板包括以下化学成分：c、si、mn、ti、al，并且满足c-ti+3.42n+1.5s≥0.033；当12mm＜热轧卷板厚度≤25.4mm时，所述热轧卷板包括以下化学成分：c、si、mn、ti、nb、al；所述建筑用热轧卷板金相组织为珠光体+多边形铁素
技术实现思路
1、为了提高车轮使用寿命和可靠性，从而延长商用车使用寿命，降低碳排放，本专利技术提供了一种屈服强度400mpa级高强高疲劳车轮用钢及生产方法，钢板厚度规格为2.0mm～25.0mm，屈服强为400mpa以上，抗拉强度490mpa以上，疲劳试验循环次数120万次以上。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
3、屈服强度400mpa级高强高疲劳车轮用钢，钢中化学成分按重量百分比计为：c0.06％～0.08％、si≤0.12％、mn 1.05％～1.55％、s≤0.002％、p≤0.010％、al 0.015％～0.045％、nb0.020％～0.040％、ti 0.010％～0.025％、re 0.0030％～0.0080％、n≤0.0060％、o≤0.0040％，余量为fe及不可避免夹杂质。
4、10.0mm≤钢板厚度≤25.0mm时，mn为1.30％～1.55％，nb为0.025％～0.040％。
5、2.0mm≤钢板厚度＜10.0mm时，mn为1.05～1.40％，nb为0.020％～0.035％。
6、所述钢的屈服强度为400mpa以上，抗拉强度为490mpa以上，疲劳试验循环次数120万次以上。
7、钢中各元素的作用：
8、碳(c)：是低碳钢中最经济的强化元素，但含量过高能降低钢的塑性和冲击韧性，恶化冷成型性能和焊接性能，应尽量降低钢中的c含量，控制在0.06％～0.08％以下。
9、硅(si)：提高钢的强度、疲劳极限、耐腐蚀性和耐磨性，同时也能提高钢的淬透性、改善钢的工艺性能。但高的硅含量有害于板材的表面质量。控制在≤0.12％。
10、锰(mn)：在钢中以固溶态存在，属固溶强化元素，可提高铁素体的强度。mn含量增加硫化物平均长度明显增加，冲击韧性降低。另外，mn过高会使焊接性能显著变坏，所以在考虑低成本钢成分时将mn含量控制在一个固定的范围，控制在mn 1.05％～1.55％。
11、磷(p)：磷是钢中的杂质元素，含量应越低越好，连铸过程中磷会加剧板坯的成分偏析，导致组织不均匀。控制在p≤0.010％。
12、硫(s)：硫是钢中的杂质元素，在钢中易形成mns，钢中硫化物数量和形态直接影响钢板的扩孔率，特别是条状硫化物夹杂在变形中容易导致裂纹发生。控制在≤0.002％。
13、铝(al)：铝在钢中的溶解度较高，与氧的亲和力最大，并可以细化晶粒，是良好的脱氧剂。但al的脱氧产物al2o3熔点高，它在炼钢温度下为固态，析出形状多为不规则或带棱角状。在充分考虑钢水终脱氧的前提下，控制在0.015％～0.045％。
14、铌(nb)：其和碳、氮、氧都有极强的结合力，并与形成相应的极为稳定的化合物，因而能细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，可以影响晶界的移动性，对相变行为和碳化物的形成也有影响，且可改善钢的焊接性能。控制在0.020％～0.040％。
15、钛(ti)：是钢中强脱氧剂。ti在钢中的主要作用是细晶强化和析出强化，ti在高温时，可以溶入奥氏体，阻滞(γ→α)相变发生，钢中析出的tin、tic在奥氏体中可以阻止晶粒长大，阻碍变形奥氏体发生再结晶，从而起到细化晶粒的作用。此外，钢中析出细小分布的tin、tic，可以阻碍或钉轧位错运动，提高钢基体变形抗力，起到析出强化作用。控制在0.010％～0.025％。
16、氮(n)：由于氮的时效作用，钢的硬度、强度提高，但塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性的降低比较显著，降低疲劳性能。氮能提高焊接性，增加时效敏感性。控制在≤0.0060％。
17、氧(o)：在钢中的溶解度很低，几乎全部以氧化物夹杂的形式存在于钢中。夹杂物破坏了钢基体的连续性，在静、动杂合的情况下，往往成为裂纹的起点。夹杂物不同程度影响钢的各种性能，尤其是对于钢的塑性、韧性、疲劳强度和抗腐蚀性等危害很大，控制在≤0.0040％。
18、稀土元素(re)：稀土的微合金化包括微量稀土元素的固溶强化，稀土元素与其它溶质元素或化合物的交互作用，稀土原子的存在状态(原子、夹杂物或化合物)、大小、形状和分布，特别是在晶界的偏聚，以及稀土对钢表面和基体组织结构的影响等。具有固溶强化、抑制局部弱化，改善和强化晶界的作用，提高合金元素利用率，从而提高强度、晶界腐蚀、疲劳性能、低温脆性和回火脆性等。控制在0.0030～0.0080％。
19、屈服强度400mpa级高强高疲劳车轮用钢的生产方法，包括炼钢和热轧，具体包括如下方法步骤：
20、1)连铸，中包渣采用无碳中包渣，提高浇铸过程中夹杂物吸附能力。配水采用管线配水，提高铸坯等轴晶量，过热度≤25℃，较低的钢水过热度可以降低钢水凝固过程中柱状晶比。恒拉速控制为1.0～1.1m/min，稳定拉速控制有利于铸坯压下准确和等轴晶的产生，减少铸坯偏析。
21、2)连铸坯加热出炉温度为1150～1250℃，在炉时间150～210min，控制加热炉炉膛气氛，减少铸坯氧化铁皮的生成，保证本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.屈服强度400MPa级高强高疲劳车轮用钢，其特征在于，钢中化学成分按重量百分比计为：C 0.06％～0.08％、Si≤0.12％、Mn 1.05％～1.55％、S≤0.002％、P≤0.010％、Al0.015％～0.045％、Nb 0.020％～0.040％、Ti 0.010％～0.025％、Re 0.0030％～0.0080％、N≤0.0060％、O≤0.0040％，余量为Fe及不可避免夹杂质。
2.根据权利要求1所述的屈服强度400MPa级高强高疲劳车轮用钢，其特征在于，10.0mm≤钢板厚度≤25.0mm时，Mn为1.30％～1.55％，Nb为0.025％～0.040％。
3.根据权利要求1所述的屈服强度400MPa级高强高疲劳车轮用钢，其特征在于，2.0mm≤钢板厚度＜10.0mm时，Mn为1.05～1.40％，Nb为0.020％～0.035％。
4.根据权利要求1所述的屈服强度400MPa级高强高疲劳车轮用钢，其特征在于，所述钢的屈服强度为400MPa以上，抗拉强度为490MPa以上，疲劳试验循环次数120万次以上。
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