一種車(chē)輪鋼,其熱處理方法以及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵道車(chē)輛用輾鋼車(chē)輪制造領(lǐng)域，具體涉及軸重25t~30t，運(yùn)行速度 <120km/h的鐵道貨車(chē)車(chē)輛用輾鋼整體車(chē)輪的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)現(xiàn)行鐵道貨車(chē)車(chē)輛用車(chē)輪標(biāo)準(zhǔn)為1997年頒布的鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/ T2817-1997《鐵道車(chē)輛用輾鋼整體車(chē)輪技術(shù)條件》，主要適用于運(yùn)行速度不低于120km/h的 鐵道貨車(chē)車(chē)輛用車(chē)輪。該標(biāo)準(zhǔn)中常規(guī)CL60鋼C含量要求為0. 55-0. 65%，幾十年沒(méi)有變化。 近些年來(lái)，傳統(tǒng)車(chē)輪鋼運(yùn)行于重載、提速條件下，先后暴露出大量的問(wèn)題，包括磨損和輾邊 嚴(yán)重，車(chē)輪剝離、掉塊加劇，車(chē)輪的壽命急劇縮短，造成經(jīng)常性的非正常停車(chē)檢修。以大秦線 重載運(yùn)輸為例，C80、C76型重載貨車(chē)裝備的25t軸重CL60材質(zhì)車(chē)輪服役效果很不理想，車(chē) 輪磨耗超過(guò)1. 5_/10萬(wàn)公里，遠(yuǎn)大于23t軸重普通車(chē)型車(chē)輪。
[0003] 即將頒布實(shí)施的新鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中部分內(nèi)容將替代TB/T2817-1997。新TB中 新增了 適用于 25t-30t軸重的CL65 (0. 57-0. 67 %C)、CL70 (0. 67-0. 77 %C)兩個(gè)材質(zhì)，車(chē)輪 的強(qiáng)度、硬度要求隨著C含量的增加而提高，同時(shí)新TB對(duì)CL65輻板常溫沖擊要求與CL60 相當(dāng)，即平均值不小于16J。
[0004]對(duì)于C含量部分處于中、高碳鋼范圍內(nèi)的CL65鋼車(chē)輪，新鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求車(chē)輪 輪輞經(jīng)淬火和回火處理后，其顯微組織應(yīng)為細(xì)珠光體和少量鐵素體，這種組織的顯著特點(diǎn) 是，強(qiáng)硬度的提高會(huì)導(dǎo)致沖擊韌性的下降，從而降低車(chē)輪內(nèi)部抗裂紋擴(kuò)展能力，當(dāng)車(chē)輪在服 役過(guò)程中會(huì)受到復(fù)雜的輪軌相互作用力的作用時(shí)，會(huì)對(duì)使用安全性能產(chǎn)生不利影響。
[0005] 馬鋼在研發(fā)中、高碳鋼CL65車(chē)輪過(guò)程中，按照車(chē)輪常規(guī)軋制、熱處理工藝試制的 CL65車(chē)輪，存在輻板沖擊韌性平均值偏低、且富余量不足的現(xiàn)象，無(wú)法在滿足既定強(qiáng)度的基 礎(chǔ)上獲得較好輻板沖擊韌性，降低了中、高碳鋼車(chē)輪的使用安全性能。
[0006] 因此，如何在保證中、高碳鋼（0. 57-0. 67%C)車(chē)輪強(qiáng)度水平不降低的前提下，滿 足新TB中關(guān)于輻板沖擊平均值不小于16J的要求，有效提高車(chē)輪的沖擊韌性指標(biāo)，是目前 急需解決的一個(gè)重要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種C含量為0. 57-0. 67%的鐵路貨車(chē)車(chē)輪的熱處理方 法，其目的是在保證車(chē)輪強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，改善輻板沖擊韌性，增加車(chē)輪使用安全性能。具體 技術(shù)方案如下：
[0008] 一種車(chē)輪鋼，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0.57-0. 67 %、Si彡1.00%、 Mn彡1. 20%、P彡0. 025%、S彡0. 025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0009] 進(jìn)一步地，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0.60%、Si0.84%、Mn0.80%、P 0.015%、S0.013%，Als0.009%。
[0010] 上述的車(chē)輪鋼的用途，用于制造鐵路貨車(chē)車(chē)輪。
[0011] 上述的車(chē)輪鋼的熱處理方法，包括如下步驟：
[0012] (1)車(chē)輪隨爐升溫至850~870°C;
[0013] (2)保溫；
[0014] (3)輪輞噴水冷卻；
[0015] (4)在輻板中部溫度降至730~740 °C時(shí)，對(duì)輻板部位進(jìn)行風(fēng)冷；
[0016] (5)空冷；
[0017] (6)加熱，回火，保溫。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟（1)中所述車(chē)輪首先經(jīng)過(guò)常規(guī)工藝軋制。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟（2)中保溫2. 5-3.Oh。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟（3)中使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s~5°C/s的冷卻速度加速冷卻到 550°C以下。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟（4)中使輻板內(nèi)部金屬以4°C/s~7°C/s的冷卻速度加速冷卻至 550°C以下。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟（6)中加熱至490±10°C回火，保溫時(shí)間處理不小于4小時(shí)。
[0023] 車(chē)輪常規(guī)熱處理制度一般為：乳后車(chē)輪熱處理加熱，加熱后進(jìn)行輪輞淬火，此時(shí)輻 板為空冷狀態(tài)，然后進(jìn)行整體車(chē)輪回火。與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種C含量為 0. 57-0. 67%鐵路貨車(chē)車(chē)輪輻板沖擊韌性的熱處理方法，在對(duì)按照常規(guī)工藝軋制、熱處理加 熱后的車(chē)輪工件進(jìn)行輪輞淬火時(shí)，對(duì)輻板增加風(fēng)冷，以加快輻板處冷卻速度，促進(jìn)先共析鐵 素體析出量的增加和珠光體片層細(xì)化，從而在改善車(chē)輪輻板沖擊韌性的同時(shí)，不降低其強(qiáng) 度，使之達(dá)到較好的強(qiáng)韌性匹配。采用本發(fā)明熱處理后的碳含量為0. 57-0. 67%的鐵路貨車(chē) 車(chē)輪在使得強(qiáng)度與常規(guī)中、高碳鋼車(chē)輪相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，輻板沖擊性能顯著提高，從而獲得了 良好的綜合力學(xué)性能，從而提高車(chē)輪使用安全性能。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為常規(guī)碳含量為0. 57-0. 67%的車(chē)輪福板顯微組織（片狀珠光體+少量鐵素 體）
[0025] 圖2為本發(fā)明車(chē)輪輻板顯微組織（細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體）
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí) 施例。
[0027] 一種針對(duì)高碳鋼鐵路貨車(chē)車(chē)輪的熱處理方法，高碳鋼鐵路貨車(chē)車(chē)輪的化學(xué)成分重 量百分比為：C0? 57-0. 67%、Si彡 1. 00%、Mn彡 1. 20%、P彡 0? 025%、S彡 0? 025%，其余 為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。具體操作方法為：將按照常規(guī)工藝軋制后的車(chē)輪，隨爐升溫 至850~870°C保溫2. 5-3. 0小時(shí)后，輪輞噴水冷卻（使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s~5°C/s 的冷卻速度加速冷卻到550°C以下），在輻板中部溫度降至730~740°C時(shí)，對(duì)輻板部位進(jìn)行 風(fēng)冷（使輻板內(nèi)部金屬以4°C/s~7°C/s的冷卻速度加速冷卻至550°C以下），然后空冷， 最后再加熱至490± 10°C回火，保溫時(shí)間處理不小于4小時(shí)。使輻板組織細(xì)片狀珠光體+少 量鐵素體，本發(fā)明使得輻板處片狀珠光體片層間距減小，即鐵素體和滲碳體片變薄，使塑性 變形能力增大，從而提高輻板的塑韌性。
[0028] 實(shí)施例1-2中的車(chē)輪鋼的化學(xué)成分重量百分比如表1所示，實(shí)施例1-2均采用電 爐冶煉經(jīng)LF+RH精煉真空脫氣后直接連鑄成巾380mm的圓坯，經(jīng)切錠、加熱軋制、熱處理后 形成直徑為840mm的車(chē)輪。
[0029] 實(shí)施例1:
[0030] 將化學(xué)成分如表1實(shí)施例1的鋼水經(jīng)過(guò)電爐煉鋼工序、LF爐精煉工序、RH真空處 理工序、圓坯連鑄工序、切錠軋制工序、熱處理工序、加工、成品檢測(cè)工序而形成。所述的熱 處理工序?yàn)椋弘S爐升溫至854°C保溫2. 6小時(shí)后，輪輞噴水冷卻（使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/ s~5°C/s的冷卻速度加速冷卻到550°C以下），在輻板中部溫度降至790°C時(shí)，對(duì)輻板部位 進(jìn)行風(fēng)冷（使輻板內(nèi)部金屬以4°C/s~7°C/s的冷卻速度加速冷卻至732°C以下），然后 空冷，最后再加熱至497°C回火，保溫時(shí)間4小時(shí)30分鐘。
[0031] 如圖1、2所示，本實(shí)施例制備的車(chē)輪輻板顯微組織為細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體， 而常規(guī)工藝生產(chǎn)的CL65車(chē)輪輻板顯微組織為片狀珠光體+少量鐵素體，即實(shí)施例珠光體片 層間距顯著減小，使得細(xì)片狀珠光體較片狀珠光體具有較好的塑韌性。
[0032] 本實(shí)施例車(chē)輪輻板拉伸及沖擊性能如表2所示，由表2可以看出實(shí)施例1和對(duì)比 例車(chē)輪輻板的拉伸性能基本相當(dāng)，但實(shí)施例1的輻板沖擊平均值高于對(duì)比例7J，沖擊韌性 明顯優(yōu)于對(duì)比例，且單值穩(wěn)定，波動(dòng)較小。
[0033] 由此可見(jiàn)，實(shí)施例1車(chē)輪輻板在保持與對(duì)比例相當(dāng)強(qiáng)度的前提下，具有較高的沖 擊韌性水平，發(fā)明取得了預(yù)期效果。
[0034] 實(shí)施例2 :
[0035]將化學(xué)成分如表1實(shí)施例2的鋼水經(jīng)過(guò)電爐煉鋼工序、LF爐精煉工序、RH真空處 理工序、圓坯連鑄工序、切錠軋制工序、熱處理工序、加工、成品檢測(cè)工序而形成。所述的熱 處理工序?yàn)椋簩⒒瘜W(xué)成分如表1實(shí)施例2的鋼水經(jīng)過(guò)電爐煉鋼工序、LF爐精煉工序、RH真空 處理工序、圓坯連鑄工序、切錠軋制工序、熱處理工序、加工、成品檢測(cè)工序而形成。所述的 熱處理工序?yàn)椋弘S爐升溫至868°C保溫2. 8小時(shí)后，輪輞噴水冷卻（使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/ s~5°C/s的冷卻速度加速冷卻到550°C以下），在輻板中部溫度降至786°C時(shí)，對(duì)輻板部位 進(jìn)行風(fēng)冷（使輻板內(nèi)部金屬以4°C/s~7°C/s的冷卻速度加速冷卻至733°C以下），然后 空冷，最后再加熱至483°C回火，保溫時(shí)間處理不小于4小時(shí)45分鐘。
[0036] 本實(shí)施例車(chē)輪輻板拉伸及沖擊性能如表2所示，由表2可以看出實(shí)施例1和對(duì)比 例車(chē)輪輻板的拉伸性能基本相當(dāng)，但實(shí)施例1的輻板沖擊平均值高于對(duì)比例5J，沖擊韌性 明顯優(yōu)于對(duì)比例，且單值穩(wěn)定，波動(dòng)較小。
[0037] 由此可見(jiàn)，實(shí)施例2車(chē)輪輻板在保持與對(duì)比例相當(dāng)強(qiáng)度的前提下，具有較高的輻 板沖擊韌性，發(fā)明取得了預(yù)期效果。
[0038] 表1實(shí)施例1一2及常規(guī)中、高碳鋼制造的車(chē)輪的合金成分（重量百分比％ )
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車(chē)輪鋼，其特征在于，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0.57-0.67 %、 Si彡I. 00%、Mn彡I. 20%、P彡0? 025%、S彡0? 025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
2. 如權(quán)利要求1所述的車(chē)輪鋼，其特征在于，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0. 60%、 Si0.84%、Mn0.80%、P0.015%、S0.013%，Als0.009%。
3. 如權(quán)利要求I或2所述的車(chē)輪鋼的用途，其特征在于，用于制造鐵路貨車(chē)車(chē)輪。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的車(chē)輪鋼的熱處理方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 車(chē)輪隨爐升溫至850~870°C; (2) 保溫； (3) 輪輞噴水冷卻； (4) 在輻板中部溫度降至730~740°C時(shí)，對(duì)輻板部位進(jìn)行風(fēng)冷； (5) 空冷； (6) 加熱，回火，保溫。
5. 如權(quán)利要求4所述的含釩中碳車(chē)輪鋼的熱處理方法，其特征在于，步驟⑴中所述車(chē) 輪首先經(jīng)過(guò)常規(guī)工藝軋制。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的含釩中碳車(chē)輪鋼的熱處理方法，其特征在于，步驟⑵中保 溫 2. 5-3.Oh。
7. 如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的含釩中碳車(chē)輪鋼的熱處理方法，其特征在于，步驟 (3) 中使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s~5°C/s的冷卻速度加速冷卻到550°C以下。
8. 如權(quán)利要求4-7中任一項(xiàng)所述的含釩中碳車(chē)輪鋼的熱處理方法，其特征在于，步驟 (4) 中使輻板內(nèi)部金屬以4°C/s~7°C/s的冷卻速度加速冷卻至550°C以下。
9. 如權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)所述的含釩中碳車(chē)輪鋼的熱處理方法，其特征在于，步驟 (6)中加熱至490±10°C回火，保溫時(shí)間處理不小于4小時(shí)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種車(chē)輪鋼，其熱處理方法以及用途，車(chē)輪鋼含有化學(xué)成分重量百分比為：C 0.57-0.67％、Si≤1.00％、Mn≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。用于制造鐵路貨車(chē)車(chē)輪。熱處理方法包括如下步驟：(1)車(chē)輪隨爐升溫至850～870℃；(2)保溫；(3)輪輞噴水冷卻；(4)在輻板中部溫度降至730～740℃時(shí)，對(duì)輻板部位進(jìn)行風(fēng)冷；(5)空冷；(6)加熱，回火，保溫。采用本發(fā)明熱處理后的碳含量為0.57-0.67％的鐵路貨車(chē)車(chē)輪在使得強(qiáng)度與常規(guī)中、高碳鋼車(chē)輪相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，輻板沖擊性能顯著提高，從而獲得了良好的綜合力學(xué)性能，從而提高車(chē)輪使用安全性能。
【IPC分類(lèi)】C21D9-34, C21D8-00, C22C38-06, C22C38-04
【公開(kāi)號(hào)】CN104762552
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510230963
【發(fā)明人】孫曼麗, 江波, 陳剛, 方金鳳, 鐘斌, 鄒強(qiáng), 趙海, 宮彥華, 李翔
【申請(qǐng)人】馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日