一種車軸鋼及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及細(xì)化碳素車軸鋼晶粒度生產(chǎn)方法，具體涉及一種車軸鋼及其生產(chǎn)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車軸是車輛行走部分的關(guān)鍵零件，承受著車輛的自重和負(fù)荷，在車輛運(yùn)行和停車 時(shí)還承受沖擊力和制動(dòng)力，是鐵路建設(shè)的三大關(guān)鍵零件（重軌、車軸和車輪）之一，火車軸 屬于超大型軸對稱階梯狀軸類零件，其最大直徑為200_左右，長度達(dá)2200mm左右。
[0003] 目前，我國常用的車軸材料為LZ50鋼，用其生產(chǎn)的車軸熱處理（"一次正火"+"二 次正火"+ "回火"）后晶粒度通常只有6. 5~7. 5級，并且易出現(xiàn)混晶現(xiàn)象（即在細(xì)小珠 光體組織中出現(xiàn)部分粗大珠光體團(tuán)），從而導(dǎo)致其強(qiáng)度級別偏低，延伸性能、塑性不足。隨 著鐵路高速、重載技術(shù)的快速發(fā)展，為了提高運(yùn)輸效率、減輕車箱重量、節(jié)約運(yùn)輸成本以及 延長車箱使用壽命，對制造車軸用鋼的強(qiáng)度級別和延伸性能、塑性、疲勞性能等的要求不斷 提高，這就對車軸材料相關(guān)技術(shù)提出了更高的要求。因此，很有必要開發(fā)一種細(xì)化碳素車軸 鋼晶粒度的生產(chǎn)方法，以細(xì)化晶粒，消除混晶，提高LZ50車軸鋼的強(qiáng)度級別，改善其延伸性 能、塑性指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種車軸鋼及其生產(chǎn)方法，具體為一種細(xì)化碳素車軸鋼晶 粒度的生產(chǎn)方法，通過LZ50車軸鋼成分優(yōu)化設(shè)計(jì)、車軸坯乳制工藝優(yōu)化、車軸鍛造工藝優(yōu) 化及車軸熱處理工藝優(yōu)化等，以細(xì)化LZ50車軸晶粒度并消除混晶現(xiàn)象，從而提高列車車軸 用鋼的強(qiáng)度、延伸、塑性、抗疲勞性和低溫韌性，進(jìn)而顯著提高列車車軸用鋼的整體性能、壽 命和安全性，以滿足我國軌道交通高速、重載發(fā)展的需要。具體技術(shù)方案如下：
[0005] -種車軸鋼的生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
[0006] (1)車軸鍛造；
[0007] (2)-次加工；
[0008] (3)熱處理：一次正火+二次正火+回火；
[0009] (4)二次加工。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟（3)具體包括如下步驟：
[0011] (3-1) -次正火：加熱溫度950~980°C，加熱保溫，風(fēng)冷或氣霧冷卻；
[0012] (3-2)二次正火：加熱溫度790~820°C，加熱保溫，風(fēng)冷或氣霧冷卻；
[0013] (3-3)回火：加熱溫度520~560°C，加熱保溫，空冷。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟（3)中，一次正火970°C，加熱保溫時(shí)間300min;二次正火800°C， 加熱保溫時(shí)間300min;回火540°C，加熱保溫時(shí)間450min。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟（2)包括：
[0016] (2-1)毛坯車軸粗車；
[0017] (2-2)車軸齊端面加工。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟（4)包括：
[0019] 車軸外圓精車加工；
[0020] 車軸內(nèi)孔鏜削加工。
[0021] 進(jìn)一步地，還包括如下步驟：
[0022] (5)外圓磨削；
[0023] 和 / 或，
[0024] (6)探傷。
[0025] 進(jìn)一步地，均熱段溫度1230~1250°C，在該溫度段的停留時(shí)間彡2小時(shí)。
[0026] 一種車軸鋼，采用上述生產(chǎn)方法生產(chǎn)得到。
[0027] 進(jìn)一步地，含有如下重量配比的組分：0. 48-0. 52 % C，0. 19-0. 34 % Si， 0. 64-0. 86 % Mn，0. 005-0. 014 % P，0. 001-0. 006 % S，0. 015-0. 040 % Nb，0. 018-0. 035 % Als，余量為鐵和不可避免雜質(zhì)。
[0028] 進(jìn)一步地，其為最大直徑為200mm左右、長度達(dá)2200mm左右的鈮微合金化LZ50車 軸鋼，熱處理后車軸的組織為珠光體+鐵素體，實(shí)際晶粒度多8. 5級，無混晶現(xiàn)象。
[0029] 與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過采用鈮微合金化原理，結(jié)合對車軸鍛造、熱處理 工藝優(yōu)化，顯著細(xì)化了 LZ50車軸的晶粒度，熱處理后車軸的組織為珠光體+鐵素體，實(shí)際晶 粒度多8. 5級，無混晶現(xiàn)象出現(xiàn)，從而顯著顯著提高了列車車軸用鋼的整體性能、壽命和安 全性。該技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面對本發(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。
[0031] 本發(fā)明LZ50鋼車軸生產(chǎn)工藝流程為：車軸鍛造一毛坯車軸粗車一車軸齊端面加 工一"一次正火+二次正火+回火"熱處理一車軸外圓精車加工一車軸內(nèi)孔鏜削加工一外 圓磨削一探傷。
[0032] 為了細(xì)化LZ50車軸晶粒，消除混晶，主要采取以下技術(shù)方案：
[0033] (1)化學(xué)成分優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用Nb微合金化技術(shù)。在LZ50鋼中采用Nb微合金化 技術(shù)，一方面因?yàn)榧尤肓蒜壎纬傻奶嫉墝Ы缬嗅斣饔?，加熱時(shí)，能起到抑制奧氏 體晶粒長大的作用，使鋼的粗化溫度提高約100 °c，從而在車軸鍛造加熱時(shí)可采用高溫加 熱工藝以減輕成分偏析，又可避免高溫加熱導(dǎo)致的晶粒過分長大；另一方面，通過其碳氮 化物的析出強(qiáng)化，也可顯著提高鋼的強(qiáng)度。但其價(jià)格昂貴。綜合考慮，Nb的范圍可控制在 0. 015%~0. 040%。
[0034] (2)車軸鍛造加熱工藝優(yōu)化。普通LZ50為碳素鋼，車軸鍛造時(shí)加熱溫度高、高溫段 停留時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致晶粒過分長大，最后通過組織遺傳性，導(dǎo)致最終車軸晶粒粗化、混晶。采 用Nb微合金化技術(shù)后，由于LZ50的晶粒粗化溫度顯著提高，可采用高溫加熱工藝（類似高 溫?cái)U(kuò)散退火），從而可保證鋼中C、Mn等元素的充分?jǐn)U散，降低C、Mn等元素的偏析程度，消 除混晶。鈮微合金化LZ50鋼車軸鍛造加熱工藝為：均熱段溫度1230~1250°C (普通LZ50 鋼該溫度一般不超過1200°C )，在該溫度段的停留時(shí)間多2小時(shí)。
[0035] (3)車軸熱處理工藝優(yōu)化。普通LZ50鋼的混晶通常是由于組織遺傳造成的。消除 和削弱組織遺傳，一是用擴(kuò)散型相變重結(jié)晶，在\3以上，相變再結(jié)晶溫度以下加熱，利用生 成與原奧氏體無取向聯(lián)系的團(tuán)狀新奧氏體來消除鋼中的組織遺傳。由于這種過程總伴隨著 與原奧氏體有取向聯(lián)系的片狀新奧氏體生成，所以遺傳性的消除不能徹底；二是利用相變 再結(jié)晶，加熱溫度選在相變再結(jié)晶溫度以上30-50°C，升溫