朱永宏，赵安明，朱永宽，徐细华

（1.比亚迪股份有限公司，广东 惠州 516000；2.新钢热连轧厂，江西 新余 338001）

近期客户反映汽车车轮用钢490CL在加工成轮过程中，特别是冷加工成型过程中，在开孔处出现部分裂纹和微裂纹，严重影响车轮质量和使用寿命，大大降低成品车轮的合格率，我们联合加工单位和原材料（钢材）生产单位一起，从钢材的成分控制及钢材的生产过程、和加工成型过程进行系统全面的分析，从成品和半成品的金相显微组织，夹杂物[1]，裂纹的生成和扩展机制等方面入手，分析裂纹的产生原因，并提出各个过程控制的改进措施，提高了产品合格率。

图1 490CL生产的车轮轮毂

1 试验材料及方法

试验材料取自490CL车轮钢卷板开平后，进冷加工成型为车轮轮毂过程中，在轮毂边缘或开孔边缘处有裂纹和微裂纹的样片上取样，进行清洗制样，用电镜扫描（SEM）和光学显微镜（OM）上观察分析显微组织。

2 裂纹原因分析

2.1 由炼钢过程中产生的非金属夹杂物引起

在试验样的裂纹处，由图2可知，断口位置含有大量的K、Na元素，这种夹杂物[1]主要是保护渣带来的，它们在晶界上点状分布，降低了晶界的结合力，在受到外力（冷加工）产生裂纹沿晶界扩展[2]，引起位错聚集在晶界处，产生肉眼可见的微裂纹。因此，夹杂物的存在，破坏了钢基体的连续性，造成应力在夹杂物处集中，并产生裂纹和微裂纹。

炼钢中夹杂物主要分为内生夹杂物和外来夹杂物，内生夹杂物主要是钢冶炼中脱氧过程产生的氧化物和硅酸盐等[2]，残留在钢中；外来夹杂物是由炼钢转炉和中包的耐火材料、熔渣等残留钢水中造成。

图2 试验样的裂纹处电镜扫描

图3 490CL车轮轮毂的金相组织（轮毂1为缺陷样，轮毂2为合格样）

2.2 由热轧后产生的带状组织引起

检查试验样的金相组织，有图3可知，490CL的基体金相组织为铁素体+珠光体。轮毂1有缺陷的样带状组织明显，并且偏析严重。而偏析降低晶界间结合力，裂纹易于形成和在晶界处聚集。

2.3 由冷加工过程中异物引起

在冷加工成型过程中，加工模具的使用频率大，模具磨损大，而且在加工过程中产生的碎屑和毛刺粘附在模具上，这些微小的异物，容易引起加工应力集中，在应力集中处产生裂纹。

3 改进措施

3.1 对于夹杂物引起的

在生产中，要尽量控制炼钢过程中产生的夹杂物，提高钢水的纯净度，采用洁净度高的转炉和结晶器[3]，控制好钢水的过热度，优化精炼过程，优化吹氩工艺，保证吹氩时间，采用快速均匀扒渣；在连铸过程中，采用合理拉速，避免结晶器液位波动卷渣。

3.2 对于热轧带状组织引起的

在连铸过程中，控制好过热度，并且采用电磁搅拌，控制连铸二冷区水量和喷嘴角度，在拉速均匀下，控制冷却温度，以减少连铸坯枝晶偏析和中心偏析[4]。

在轧制过程中，控制好加热温度、开轧温度和终轧温度，利用低温大压下以及合理的控轧控冷工艺，减少带状组织的形貌和大小[4]。

3.3 在冷加工成型过程中

在后续的冷加工过程中，尽量减少加工工具的毛刺和提高工具的清洁度，减少加工过程的应力集中，合理制定加工工艺。

4 结论

（1）490CL车轮轮毂产生裂纹的主要原因是炼钢过程中的夹杂物和成分偏析引起的带状组织，在晶界处聚集，降低了晶界的结合力，在冷加工成型时受到加工力作用下聚集扩展形成裂纹。

（2）通过提高钢水的纯净度，采用洁净度高的转炉和结晶器，控制好钢水的过热度，优化精炼过程，优化吹氩工艺，保证吹氩时间，采用快速均匀扒渣；在连铸过程中，采用合理拉速，避免结晶器液位波动卷渣，可以减少钢种夹杂物和成分偏析。