CN102021302A - 一种高碳钢铁路车轮的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高碳钢车轮的热处理方法，在锻压轧制工序、等温工序之后，在710-740℃温度区间对车轮进行两相区球化退火处理，最后对车轮轮毂、辐板双面覆盖隔热性较好的耐火材料进行保护，加热至830-850℃，根据车轮规格确定保温时间及淬火冷却时间，淬火后，并在500±10℃回火。采用上述技术方案，可显著提高车轮辐板冲击韧性，有效降低车轮辐板强度，在保证高碳钢车轮轮辋强度、硬度、冲击韧性及组织状态不变的前提下，有效提高高碳钢车轮整体性能，保证产品的使用安全。

Description

一种高碳钢铁路车轮的热处理方法
技术领域
本发明属铁路用辗钢整体车轮热处理领域。
背景技术
C含量在0.55-0.65％的CL60车轮是我国铁路运输中最常使用的一种车轮，无论是GB8601-88《铁路用辗钢整体车轮》，还是后来的TB/T2708-1996《铁路快速客车辗钢整体车轮技术条件》，主要针对是该牌号车轮，可见该牌号车轮非常适合我国铁路运输要求，该牌号车轮在辐性能指标上仅对冲击韧性有要求，可见，确保辐板具有较高的韧性是确保车轮安全运行的主要因素之一。而CL60室温组织状态为铁素体-珠光体，其显著特点是，由于珠光体为片状，使辐板强度偏高，韧性偏低。因此CL60车轮辐板韧性不应仅停留在满足标准下限的基础上，提高辐板冲击韧性以确保车轮运行过程中的安全性是大势所趋。
同时在C≤0.77％的高碳钢车轮中随C含量的增加，车轮组织中铁素体含量减少，使辐板强度偏高，韧性明显下降。车轮在运行中受到外力冲击时，易产生裂纹源并快速扩展，降低了车轮使用的安全性。
因此，如何在保持高碳钢车轮轮辋性能水平不变的前提下，有效提高车轮辐板的冲击韧性，降低辐板强度是目前急需解决的一个重要问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，该热处理方法能在确保轮辋各项性能指标基本不变的前提下，适当降低辐板强度，提高辐板冲击韧性，从而提高辐板强韧性匹配，提高车轮的整体性能，确保车轮服役使用安全。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，包括以下步骤：
A、将轧制成型的车轮加热至710-740℃，保温2-3h；
B、对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料，加热至830-850℃，保温3-4h；
C、对踏面淬火300±10s
D、加热至510±10℃进行回火。
步骤B中所述的耐火材料为耐火石棉。
所述高碳钢碳含量为0.55％-0.77％(质量百分比)。
首先将碳含量在0.55％-0.77％范围的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在1270-1290℃加热；随后通过常规高温锻压轧制成车轮工件并缓冷去氢处理；将轧制成型的车轮在710-740℃两相区球化退火；对车轮轮毂、辐板双面覆盖隔热性较好的耐火材料进行保护，加热至830-850℃，根据车轮规格确定保温时间及淬火冷却时间；淬火后，在500±10℃回火；在830-850℃轮辋淬火时，由于淬火温度低于车轮的粗化温度，在较长的加热时间确保轮辋内外温度均匀的前提下，可防止奥氏体晶粒的长大，淬火后轮辋可获得细片状珠光体晶粒，轮辋各项性能技术指标基本不变。由于淬火加热时，对轮毂、辐板进行保护，使其温度低于Ac3，因此两相区退火时较细球化珠光体组织得以保留，使辐板韧性提高，强度降低，从而提高了车轮的整体性能。
上述技术方案与现有技术相比，获得了以下有益效果：
对于碳含量在0.55％-0.77％范围的高碳钢车轮，一般可使辐板常温冲击功提高15J左右，-20℃冲击功提高10J左右，使辐板强度降低80-100N/mm2左右。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做详细的说明。
实施例1
将表1所示成分的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在1290℃加热；随后通过常规高温锻压轧制成直径为1250mm车轮工件，放入缓冷坑在500℃保温12h进行缓冷去氢处理；将车轮工件加热至710℃，保温3h，进行两相区退火；然后对车轮轮毂、辐板覆盖耐火石棉，加热至850℃并保温4h使轮辋内外温度均匀，对轮辋进行300±10s踏面淬火；最后加热至500±10℃回火处理。
实施例2
将表1所示成分的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在1270℃加热；随后通过常规高温锻压轧制成直径为860mm车轮工件，放入缓冷坑在500℃保温12h进行缓冷去氢处理；将车轮工件加热至740℃，保温2h，进行两相区退火；然后对车轮轮毂、辐板覆盖耐火石棉，加热至830℃并保温3h使轮辋受热均匀，对轮辋进行300±10s踏面淬火；最后加热至500±10℃回火处理。
最终处理后车轮工件机械性能见表2。
对比例1
化学成分同实施例1，其工艺为：1280℃轧制并缓冷去氢→加热840℃并保温4h后出炉淬火300s→500℃回火处理。
对比例2
化学成分同实施例2，工艺步骤同对比例1。
实施例1、实施例2、对比例1和对比例2车轮轮辋辐板最终处理后强硬度性能、韧性性能结果见表2和表3。
表1实施例1-2及对比例车轮化学成分(质量百分数)
  C   Si   Mn   P   S   Fe
 实施例1   0.60％   0.28％   0.74％   0.012％   0.005％   余量
 实施例2   0.70％   0.27％   0.81％   0.010％   0.002％   余量
表2实施例和对比例车轮轮辋、辐板最终处理后的机械性能结果
Figure BDA0000041720610000041
表3、实施例和对比例车轮轮辋辐板最终处理后韧性性能结果
Figure BDA0000041720610000042

Claims (3)

1.一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，包括以下步骤：
A、将轧制成型的车轮加热至710-740℃，保温2-3h；
B、对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料，加热至830-850℃，保温3-4h；
C、对踏面淬火300±10s
D、加热至510±10℃进行回火。
2.如权力要求1所述的热处理方法，其特征在于：步骤B中所述的耐火材料为耐火石棉。
3.根据权利要求1的车轮热处理方法，其特征是：所述高碳钢碳含量为0.55％-0.77％(质量百分比)。
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