【摘 要】
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汽车工业朝着轻量化的方向发展,车轮作为汽车的重要部件,在实际生产中不仅要求降低能耗,还需在保证强度的同时具备优良的使用性能。本文以低成本高性能为原则进行590 MPa级钒微合金化车轮钢的化学成分设计与工业试制,轧后钢板不仅有良好的组织和力学性能,还具备优良的成形性能、焊接性能及疲劳性能。论文主要内容和研究结果如下:（1）以低碳钒微合金化思路对590 MPa级车轮钢进行成分设计,通过在普通碳锰钢基础
【基金项目】
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轧制技术与连轧自动化国家重点实验室与河钢承钢横向课题“微合金化及双相系列车轮钢的开发”；
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汽车工业朝着轻量化的方向发展,车轮作为汽车的重要部件,在实际生产中不仅要求降低能耗,还需在保证强度的同时具备优良的使用性能。本文以低成本高性能为原则进行590 MPa级钒微合金化车轮钢的化学成分设计与工业试制,轧后钢板不仅有良好的组织和力学性能,还具备优良的成形性能、焊接性能及疲劳性能。论文主要内容和研究结果如下:（1）以低碳钒微合金化思路对590 MPa级车轮钢进行成分设计,通过在普通碳锰钢基础上适当提高锰含量,合理控制氮的含量促进钒的析出,在保证强度的条件下尽可能添加少量的合金元素以降低成本。通过工业试制,轧后钢板各项力学性能指标均达到要求,在服役温度范围内冲击韧性良好且具有良好的强韧匹配。（2）钒微合金化车轮钢显微组织以多边形铁素体和少量珠光体为主,其中铁素体基体中弥散分布着大量近似圆形的析出物V（C,N）,析出形式主要为相间沉淀和一般析出,析出物平均尺寸为8.73 nm,相对析出体积分数为65.5%,析出效果良好。各强化机制中,细晶强化的贡献量为232.4 MPa,固溶强化的贡献量为179 MPa,析出强化的贡献量为96 MPa,位错强化和相变强化的贡献量为42.6～67.6 MPa。（3）针对车轮钢结构件需要,通过冷弯、扩孔实验评价钒微合金化车轮钢的成形性能。试验钢冷弯试样表面质量良好,无肉眼可见的宏观裂纹,冷弯性能合格。试验钢平均极限扩孔率为108.9%,扩孔性能优良,扩孔断裂属于韧性断裂。（4）采用闪光对焊方法研究钒微合金化车轮钢的焊接性能。系列工艺试验表明试验钢可焊范围较大,可焊范围内接头质量较好,焊接工艺性能优良。试验钢最优焊接工艺参数为:闪光电流48°/582.0A,顶锻电流44°/516.6A。最优工艺下接头焊缝组织为侧板条铁素体、针状铁素体、板条贝氏体和马氏体,粗晶区组织为针状铁素体和粒状贝氏体,细晶区组织以细晶铁素体为主。接头拉伸断裂于母材,接头硬度最大值出现在焊缝处并由焊缝至母材逐渐降低,接头各区域低温冲击韧性变化规律为:细晶区>粗晶区>焊缝区>母材。接头冷弯性能合格。（5）利用高周疲劳实验研究钒微合金化车轮钢的疲劳性能,在拉压载荷比R=-0.1、循环基数107条件下试验钢的条件疲劳极限为506.2 MPa,疲劳强度比高达0.77,高应力水平与疲劳寿命满足关系:σ=710.5-28.81gN。低应力水平下疲劳裂纹源为夹杂物,裂纹扩展区疲劳条带和二次裂纹较少;高应力水平下疲劳裂纹源为驻留滑移带,裂纹扩展区疲劳条带和二次裂纹明显;瞬断区为典型的韧性断裂。
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