阅读说明：本技术 一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢及其生产方法 (High-strength steel for automobile axle housing for cold stamping and production method thereof ) 是由 孙成钱 刘明 董毅 时晓光 刘仁东 张宇 徐荣杰 王俊雄 韩楚菲 高磊 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢及其生产方法,该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.040～0.090％、Si：0.020～0.080％、Mn：1.35～1.65％、Al：0.010～0.065％、Nb：0.025～0.065％、Ti：0.015～0.030％、Cr：0.15～0.25、Ce：0.003～0.01％,P≤0.020％、S≤0.006％,余量为Fe和不可避免的杂质。生产方法,包括冶炼,连铸,加热,轧制,冷却,卷取；应用本发明生产的钢板在710MPa高的抗拉强度下具有较高的延伸率和冲击值,横向延伸率A≥31％,0℃冲击值≥172J。(The invention provides a high-strength steel for an automobile axle housing for cold stamping and a production method thereof, wherein the steel comprises the following components in percentage by weight: c: 0.040-0.090%, Si: 0.020-0.080%, Mn: 1.35-1.65%, Al: 0.010-0.065%, Nb: 0.025 to 0.065%, Ti: 0.015-0.030%, Cr: 0.15 to 0.25, Ce: 0.003-0.01 percent of Fe, less than or equal to 0.020 percent of P, less than or equal to 0.006 percent of S and the balance of Fe and inevitable impurities. The production method comprises smelting, continuous casting, heating, rolling, cooling and coiling; the steel plate produced by the invention has higher elongation and impact value under 710MPa of high tensile strength, the transverse elongation A is more than or equal to 31 percent, and the impact value at 0 ℃ is more than or equal to 172J.)

一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢及其生产方法

技术领域

本发明属于金属材料领域，尤其涉及一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢生产方法。

背景技术

汽车桥壳是汽车行驶系统的主要构件之一，它支撑车架及车架后部分各总成的重量，同时它保护传动系统中各部件。在桥壳行业制造领域，有冲焊桥壳与铸造桥壳两种截然不同的产品制造方法。随着桥壳制造技术的发展和汽车减重节能的需要，特别是对于载重汽车驱动的桥壳，已经使用12～16mm厚度的热连轧钢板制作冲焊桥壳，取代了制作工艺复杂、生产效率偏低、笨重、成本较高的铸造桥壳。具体说明本钢板屈服强度≥560MPa、抗拉强度≥710MPa，横向伸长率A≥31％，0℃冲击值≥172J。

公告号为CN 102383032 B的中国专利申请公开了12吨级车桥桥壳用钢的生产方法，是利用普通C-Mn成分体系设计添加一定量的Nb生产出的热轧钢板。但该钢板抗拉强度最高为625MPa，不符合高强成形汽车零件的要求。

公告号为CN 102383034 B的中国专利申请公开了13吨级车桥桥壳用钢的生产方法，利用普通C-Mn成分体系设计添加一定量的铌、钛，通过碳、锰元素的固溶强化及铌元素和钛元素的细晶强化来提高强度生产出的热轧钢板。但该钢板抗拉强度最高为685MPa，不符合高强成形汽车零件的要求。

公告号为CN 103805862 B的中国专利申请公开了车桥桥壳用钢及其制备方法，是利用普通C-Mn成分体系设计和添加了多种微合金元素，生产的热轧钢板后续需要调制热处理，生产成本高。但该钢板抗拉强度最高为610MPa，不能满足高强成形汽车零件的要求。

公布号为CN 106480367A的中国专利申请公开了一种高强度冷成型汽车桥壳用钢的生产方法，是利用普通C-Mn成分体系设计添加一定量的铌、钒、钛通过碳、锰元素的固溶强化及铌、钒、钛元素的细晶强化来提高强度生产出的热轧钢板，但该钢板抗拉强度最高为642MPa，不符合高强成形汽车零件的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题和不足而提供一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢及其生产方法，生产的钢板屈服强度≥560MPa、抗拉强度≥710MPa，横向伸长率A≥31％，0℃冲击值≥172J。

一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢，该钢的成分按重量百分比计如下：C：0.040％～0.090％、Si：0.020％～0.080％、Mn：1.35％～1.65％、Al：0.010％～0.065％、Nb：0.025％～0.065％、Ti：0.015％～0.030％、Cr：0.15％～0.25、Ce：0.003％～0.01％，并限制P≤0.020％、S≤0.006％，余量为Fe和不可避免的杂质。

所述冷冲压用高强汽车桥壳用钢的显微组织为铁素体、贝氏体和珠光体，其中，显微组织为铁素体+贝氏体+珠光体；组织组成按体积百分比计为铁素体30％～40％、贝氏体58％～68％、珠光体1％～2％。

所述冷冲压用高强汽车桥壳用钢的屈服强度≥560MPa、抗拉强度≥710MPa，横向伸长率A≥31％，0℃冲击值≥172J。

本发明成分设计理由如下：

C:碳是钢中最主要的固溶强化元素，是钢材强度的保证。考虑到优良的冷冲压成形性能和焊接性能，并且冷冲压后尺寸稳定，所以碳含量不能过高，而碳含量太低则达不到固溶强化的作用，本发明中碳的最优范围为0.040％～0.090％。

Si：硅是固溶强化元素，可以贡献钢板的强度。然而，钢中过高的硅会影响热轧表面质量。本发明中硅的含量为0.020％～0.080％

Mn：锰是起到固溶强化和细化铁素体晶粒的作用。但锰含量过高，在推迟珠光体转变的同时，也推迟铁素体的析出，反之组织中易出现珠光体。因此，选定锰含量为1.35％～1.65％。

Al：铝可以形成AlN析出，起到一定的细化晶粒作用。铝的最优范围为0.010％～0.065％。

P：磷可以提高α相的形成温度，扩大形成α相的温度范围。但磷含量过多，会使钢板的加工性恶化，为了得到较高的延伸率，因此将其上限定为0.020％.

S：硫通过形成MnS等硫化物夹杂，成为裂纹的起点而使加工性能恶化，因此含量越少越好，将其上限定为0.006％。

Nb：固溶状态的铌能够抑制热变形过程中静态和动态再结晶，提高再结晶终止温度，增大了连轧过程中后部分机架的应变累积，促进奥氏体向铁素体的转变，使铁素体晶粒得到细化。铌与碳和氮结合形成微小的碳氮化物钉扎晶界，延迟再结晶，阻止奥氏体晶粒长大，并有明显沉淀强化效果。因此本发明中铌含量的最优范围在0.025％～0.065％之间。

Ti：是强碳化物形成元素，在钢中加入微量的Ti有利于固定钢中的N，所形成的TiN能使钢坯加热时奥氏体晶粒不过分长大，从而起到细化原始奥氏体晶粒的目的。钛在钢中还可以第二相粒子的形式存在，强化铁素体相，起到沉淀强化作用。本发明中钛添加量为0.015％～0.030％。

Cr:是碳化物形成元素，可推迟珠光体转变，提高钢的淬透性。从而有利于贝氏体组织的形成，并细化组织，起到强化效果。铬含量过高，会使材料的加工、成型性变差。含铬量的选择原则是促进贝氏体的形成，因此本发明的铬含量的选择在0.15％～0.25％

稀土Ce：具有强的脱氧、脱硫能力，形成的球状硫化物或硫氧化物取代了长条状硫化锰夹杂，可提高钢板的塑性和各向异性。稀土Ce与钢中其它杂质元素具有强的亲和力，可降低钢中的硫、氧、磷、氢等元素含量，消除其有害作用。同时，稀土Ce还能够推迟奥氏体转变。本专利中稀土Ce的含量为0.003％-0.01％。

本发明技术方案之二是提供一种冷冲压用高强汽车桥壳用钢的生产方法，冶炼，连铸，加热，轧制，冷却，卷曲；

(1)加热：将170-230mm厚的连铸板坯在步进式加热炉中加热到1130～1230℃,并保温3-4小时。适当的加热温度和合适的保温时间使板坯中合金元素完全固溶、板坯成分均匀，并起到控制原始奥氏体晶粒尺寸及节约能源等作用。

(2)轧制：采用控制轧制手段，粗轧轧制温度不高于1060℃，中间坯厚度为30-40mm，采用n机架进行精轧，5≤n≤7，精轧总压下率不小于50.0％，保证精轧第(n-4)道次压下率在11.5～18.7％、精轧第(n-3)道次压下率在13.0～19.2％、精轧第(n-2)道次压下率在9.5～14.2％、精轧第(n-1)道次压下率在10.5～16.6％、精轧终轧温度为810-910℃，成品厚度为12-16mm。较高的粗轧轧制温度和较大的压下量使原始奥氏体晶粒得到细化；精轧阶段温度不宜过高，较低的温度和较大的变形有利于奥氏体向铁素体转变。

(3)冷却：终轧后采用前段快速连续层流冷却，冷却速率为30-50℃/s。连续的层流冷却工艺使铁素体晶粒大量快速的析出，在抑制铁素体晶粒长大的同时，还使铁素体的含量得到了保证，从而使得铁素体晶粒细化。

(4)卷取：卷取温度为520-620℃。卷取温度过高导致钢板强度不足，过低会使延伸率降低，在温度范围，可以保证钢板卷取后第二相粒子的充分析出，同时塑性良好。

本发明的有益效果在于：

(1)Nb的加入提高了再结晶终止温度，使终轧温度可以在较高的温度下进行，降低了轧机的负荷；

(2)Ti的加入有利于固定钢中的N，所形成的TiN起到细化原始奥氏体晶粒的目的，Ti在钢中还可以第二相粒子的形式存在，起到沉淀强化作用；

(3)Cr的加入可推迟珠光体转变，提高钢的淬透性。从而有利于贝氏体组织的形成；

(4)稀土Ce：具有强的脱氧、脱硫能力，形成的球状硫化物或硫氧化物取代了长条状硫化锰夹杂，可提高钢板的塑性和各向异性；

(5)轧后采用前段快速连续冷却工艺，避免了钢板中带状组织的产生；

(6)在710MPa高的抗拉强度下具有较高的延伸率和冲击值，横向延伸率A≥31％，0℃冲击值≥172J。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的说明。

本发明实施例根据技术方案的组分配比，进行冶炼，连铸，加热，轧制，冷却，卷曲。本发明实施例钢的成分见表1。本发明实施例钢的轧制温度参数见表2。本发明实施例钢的轧制各道次参数见表3。本发明实施例钢的性能见表4。本发明实施例钢显微组织见表5。表1本发明实施例钢的成分(wt％)

表2本发明实施例钢的轧制温度参数

表3本发明实施例钢的轧制各道次参数

表4发明实施例钢的性能

表5本发明实施例钢显微组织

实施例	铁素体	贝氏体	珠光体
				1	38％	60％	2％
2	30％	68％	2％
				3	33％	66％	1％
4	35％	63％	2％
				5	40％	58％	2％
6	39％	60％	1％

为了表述本发明，在上述中通过实施例对本发明恰当且充分地进行了说明，以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，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，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。