CN101928878A - 车轴钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉车轴钢及其生产方法，属于合金钢领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种生产成本更低的车轴钢。本发明车轴钢，其化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12％V，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。本发明车轴钢由于其热处理工序步骤减少，热处理总时间缩短，大幅降低了生产能耗，节约了生产成本。另外，相比LZ50钢，本发明车轴钢的屈服强度和抗拉强度等性能也有所提高。本发明为车轴钢提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。

Description

车轴钢及其生产方法
技术领域
本发明涉车轴钢及其生产方法，属于合金钢领域。
背景技术
车轴作为铁道车辆的重要部件，长期在重复或交变应力条件下使用，受力情况复杂，其质量状态与铁路运输安全密切相关。以往车轴钢主要采用LZ50钢，LZ50钢的合金成分为：0.47～0.57％C、0.17～0.40％Si、0.60～0.90％Mn、P≤0.020％，S≤0.020％，Al≥0.020％，Cr≤0.30％，Ni≤0.30％，Cu≤0.25％，H≤0.00025％，0≤0.0020％，N≤0.0070％。这种车轴钢的屈服强度ReL约为345MPa，抗拉强度Rm约为6i0MPa，伸长率A约为20％，断面收缩率Z约为37％，冲击功Aku2约为25.J。由于车轴属于大型锻件，锻造后的车轴存在混晶、晶粒粗大等现象，因此，LZ50钢的生产需经两次正火(温度810～960℃)+一次回火处理(回火处理温度约为550℃)，每次正火处理时间约7小时、一次回火处理保温时间约6小时，以保证细小、均匀的组织，该种方法处理工序较多，时间较长，能耗大，生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本更低的车轴钢。
本发明车轴钢，其化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
其中，本发明车轴钢优选由下述方法进行热处理而得：锻造后的车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时，然后空冷，冷却后的车轴钢毛坯加热至530～570℃并保温4～6小时进行回火处理。
本发明还提供一种生产车轴钢的方法，该方法包括锻造车轴钢毛坯步骤，锻造后的车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时，然后冷却(优选空冷)，冷却后的车轴钢毛坯加热至530～570℃并保温4～6小时进行回火处理得到车轴钢；其中，所述车轴钢毛坯的化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
本发明车轴钢由于其热处理工序步骤减少，热处理总时间缩短，大幅降低了生产能耗，节约了生产成本。另外，相比LZ50钢，本发明车轴钢的屈服强度和抗拉强度等性能也有所提高。本发明为车轴钢提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
本发明车轴钢，其化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
其中，本发明车轴钢优选由下述方法进行热处理而得：锻造后的车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时，然后空冷，冷却后的车轴钢毛坯加热至530～570℃并保温4～6小时进行回火处理。
本发明还提供一种生产车轴钢的方法，该方法包括锻造车轴钢毛坯步骤，锻造后的车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时，然后冷却(优选空冷)，冷却后的车轴钢毛坯加热至530～570℃并保温4～6小时进行回火处理得到车轴钢；其中，所述车轴钢毛坯的化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
其中，上述锻造车轴钢毛坯步骤可以采用常规方法进行锻造。
本发明的发明人经过多次试验，发现上述化学成分的车轴钢毛坯进行热处理时，只需要进行一次正火(即车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时)和一次回火即可使车轴钢中的奥氏体晶粒细小且尺寸均匀分布。通过进一步研究发现，车轴钢毛坯加热至835～885℃时，细小、弥散分布的氮化钒颗粒具有抑制奥氏体晶粒粗大的作用，从而一次正火和一次回火即可使车轴钢中的奥氏体晶粒细小且尺寸均匀分布。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例  采用本发明方法对车轴钢进行热处理
车轴钢在炼钢过程中加入VN14合金，钢坯成分(重量百分比)为：0.41％C、0.32％Si、0.71％Mn、0.013％P、0.010％S、0.09％V，0.0175％N，余量为铁及不可避免的杂质。钢水经大方坯连铸机浇铸成360mm×450mm大方坯，后经合理的大压下量道次轧制成250mm×250mm车轴用钢坯。
轴坯锻造工艺：
轧制的250×250mm方坯，在锻造厂锻造，采用推钢式连续加热，加热温度：1200℃，均热温度1140℃，出炉温度1110℃。共锻成10支RE2B型车轴。
热处理工艺：
锻后轴坯冷装到天然气加热炉中，加热至870℃并保温3.5小时。随后出冷空冷，冷却后采用560℃保温4.5小时的回火处理。
所得车轴钢组织与性能检测：
从热处理后的轴坯上取金相样，经磨制、抛光、浸蚀后采用光学显微组织观察分析，组织为铁素体+珠光体，晶粒度8级占90％，7级及7～8级占10％。
热处理后车轴力学性能为：屈服强度ReL＝420MPa，抗拉强度Rm＝730MPa，总延伸率25.5％，断面收缩率为51％。
采用CTS-2200超声波探伤仪对RE2B轴进行探伤，车轴轴向透声性和径向探伤均合格。
在车轴的轴身上取样加工弯曲疲劳试样，在试验频次为3000转/分钟的PWC-6型弯曲疲劳试验机上，进行疲劳性能的试验，疲劳极限为249MPa。
现有热处理工艺的车轴钢标准《TB/T2945-1999》，锻造车轴经两次正火加一次回火后的力学性能应符合表1的规定，晶粒度应≥6.0级。
表1《TB/T2945-1999》标准
Figure BDA0000026531940000031
从本发明车轴钢的性能检测结果和表1可以看出，本发明车轴钢的性能明显优于《TB/T2945-1999》的车轴钢标准要求。

Claims (4)

1.车轴钢，其特征在于其化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的车轴钢，其特征在于所述车轴钢采用下述方法进行热处理而得：锻造后的车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时，然后空冷，冷却后的车轴钢毛坯加热至530～570℃并保温4～6小时进行回火处理。
3.生产车轴钢的方法，包括锻造车轴钢毛坯步骤，其特征在于还包括如下步骤：锻造后的车轴钢毛坯加热至835～885℃并保温3～4小时，然后冷却，冷却后的车轴钢毛坯加热至530～570℃并保温4～6小时进行回火处理得到车轴钢；其中，所述车轴钢毛坯的化学成分按重量百分比为：0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的生产车轴钢的方法，其特征在于：锻造后的车轴钢毛坯加热后采用空冷方法进行冷却。
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