CN102994719A - 一种火车轮的热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火车轮的热处理方法，属于火车车轮加工技术领域。该一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.72%-0.77%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用水蒸气冷却，火车轮冷却到350-670℃时采用大水量的连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。本发明能提高火车轮的耐磨性和硬度，避免裂纹，加工的产品具有硬度好，耐磨性好的优点。

Description

一种火车轮的热处理方法

技术领域

本发明属于火车车轮加工技术领域，更具体地说，涉及增强火车轮硬度和耐磨性的一种火车轮的热处理方法。

背景技术

随着铁路的发展，中国火车轮的需求也在增大。铁道部印发的《国家铁路“十二五”发展规划》提出“十二五”铁路发展的基本原则是：坚持科学发展，有序推进铁路建设；坚持安全发展，确保安全持续稳定；坚持创新发展，全面推进铁路现代化；坚持可持续发展，重视铁路经营效益；坚持协调发展，实现综合效益最大化；坚持绿色发展，提高资源利用效率。其中还提到，“十二五”铁路发展的目标是：到2015年全国铁路营业里程达12万公里左右，其中西部地区铁路5万公里左右，复线率和电化率分别达到50%和60%左右，初步形成便捷、安全、经济、高效、绿色的铁路运输网络，基本适应经济社会发展需要。由此可见，以后铁路的发展速度越来越快，火车轮的需求也越来越多，对火车轮的质量要求也越来越高。

火车轮原来国内的加工工艺为：钢锭切割→加热→30MN水压机墩粗→80MN水压机成型→卧式车轮轧机轧制→30MN水压机压弯、冲孔、打印→等温→淬火→回火→性能检查→抛丸除鳞→半成品尺寸检查→机加工→冷打字→超声波探伤→磁粉探伤→抛丸（强化辐板）→静平衡试验→钻镗注油孔→成品（尺寸及硬度）检查→涂油、包装→入库等步骤。现在采用国外的先进加工工艺，改进后的主要流程为：钢锭切割→加热→30MN水压机墩粗→80MN水压机成型→卧式车轮轧机轧制→30MN水压机压弯、冲孔、打印→等温→淬火→回火→检查→入库。不管是新旧工艺，其中的淬火步骤都非常的关键，随着铁路运输向高速、高负荷方向的发展，对火车轮的耐磨性、高疲劳强度的要求越来越高，同时对于硬度的要求也越来越高，现在国内外的火车轮热处理时普遍采用的淬火工艺为：将火车轮加热到奥氏体化温度后，对其表面进行连续的喷水冷却，在表面获得马氏体。这样的热处理工艺表面硬度最高，内部的硬度不足，而且在淬火时容易产生裂纹。

中国专利号02113182.1，公开日2003年05月28日，公开了一份名称为一种改善车削加工性能的火车车轮热处理方法，该发明公开了一种铁路用辗钢整体车轮热处理的方法，其步骤为：制备一个保持在奥氏体区域的高温状态的车轮，在自然环境温度下采用喷水冷却的方式，使车轮踏面表面温度冷至550-600℃，停止喷水，静置车轮至表面温度回升到650-720℃之间时，或者采用强制风冷的方式，使车轮踏面表面温度冷却至650-720℃时，再对踏面进行强制喷水冷却。该发明能显著改善车轮的车削加工性能，同时克服了现有技术制造的车轮接触疲劳强度和耐磨性差，车轮中、后期使用寿命短的缺陷。该发明主要是针对原来的先淬火后机加工的热处理工艺，但是操作复杂，实际操作中，温度无法及时准确测量，存在实际操作难度大，加工成本高的问题。

发明内容

要解决的问题

针对现有火车轮热处理时，淬火中，表面硬度高，内部硬度不足，容易产生裂纹、耐磨性差和整体硬度不足的问题，本发明提供一种火车轮的热处理方法，能提高火车轮的整体硬度。

技术方案  

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.72%-0.77%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用水蒸气冷却，火车轮冷却到350-670℃时采用大水量的连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。

进一步地，所述的水蒸气冷却加热后的火车轮时的水蒸气的流速为0.8-3m3/s。

更进一步地，所述的水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。

更进一步地，所述的大水量的连续水流的流速为40-55L/min。

进一步地，所述的大水量的连续水流的水中还含有增泡剂。

有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）本发明通过在对火车轮淬火冷却时先用0.8-3m3/s的水蒸气冷却，水蒸气在流动时带走大量热量，相对原来的水冷的方式，火车轮表面的冷却速度变慢，火车轮心部向外表面的温度传导加快，心部的冷却速度相对于水冷，冷却速度加快，获得的硬度层增厚，而且不容易产生裂纹；

（2）本发明采用大水量的连续水流的流速为40-55L/min，火车轮的冷却速度快，表层的马氏体层增厚，淬火得到的火车轮的耐磨性高；

（3）本发明水中还含有增泡剂，水在40-55L/min的流速下容易产生大量的气泡，这些气泡在火车轮的表面急速破裂，破裂的过程中带走大量的能量，进一步加快了火车轮的冷却速度，提高火车轮的耐磨性和硬度。

附图说明

图1为水蒸气的流速与火车轮的冷却速度的关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.72%-0.77%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用水蒸气冷却，火车轮冷却到350-670℃时采用大水量的连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。350-670℃设置的区间比较宽，在这个温度区间能都可以随时转换为水冷，符合工厂里面的实际情况，方便工人的测量，及时的转换为水冷。

所述的水蒸气冷却加热后的火车轮时水蒸气的流速为0.8-3m3/s。水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。水蒸气的流速在这个区间内能取得良好的冷却效果，流速过小会导致获得不了足够的马氏体，过大不但成本增高，而且冷却速度会趋向于不变，继续增大水蒸气的流速，反而会降低冷却的速度，如图1所示，图中横轴为水蒸气的流速（单位为m3/s），纵轴为冷却速度（单位为℃/s），所以综合考虑，本发明采用水蒸气的流速为0.8-3m3/s。大水量的连续水流的流速为40-55L/min。水中还含有增泡剂。水在40-55L/min的流速下容易产生大量的气泡，这些气泡在火车轮的表面急速破裂，破裂的过程中带走大量的能量，进一步加快了火车轮的冷却速度，提高火车轮的耐磨性和硬度。

实施例1

一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.75%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用流速为3m3/s水蒸气冷却，火车轮冷却到390℃时采用含有增泡剂、流速为45L/min的大水量的连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。车轮13cm以内深度的部分的硬度都达到了10HBW以上。处理后的火车轮没有裂纹，耐磨性好。

实施例2

一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.77%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用流速为0.8m3/s水蒸气冷却，水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。火车轮冷却到350℃时采用含有增泡剂、流速为55L/min的大水量连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。车轮11cm以内深度的部分的硬度都达到了10HBW以上。处理后的火车轮没有裂纹，耐磨性好。

实施例3

一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.72%%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用流速为2.5m3/s水蒸气冷却，水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。火车轮冷却到670℃时采用含有增泡剂、流速为43L/min的大水量连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。车轮13cm以内深度的部分的硬度都达到了10HBW以上。处理后的火车轮没有裂纹，耐磨性好。

实施例4

一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.747%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；在冷却时先用流速为1.3m3/s水蒸气冷却，水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。火车轮冷却到500℃时采用含有增泡剂、流速为40/min的大水量连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。车轮12cm以内深度的部分的硬度都达到了10HBW以上。

Claims (5)

1.一种火车轮的热处理方法，用于对含碳量为0.72%-0.77%的火车轮进行淬火处理，其热处理步骤为：将待处理的火车轮进行加热，加热到奥氏体化温度区间，保温；其特征在于，在冷却时先用水蒸气冷却，火车轮冷却到350-670℃时采用大水量的连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。

2.根据权利要求1所述的一种火车轮的热处理方法，其特征在于：所述的水蒸气冷却加热后的火车轮时的水蒸气的流速为0.8-3m3/s。

3.根据权利要求2所述的一种火车轮的热处理方法，其特征在于：所述的水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种火车轮的热处理方法，其特征在于：所述的大水量的连续水流的流速为40-55L/min。

5.根据权利要求4所述的一种火车轮的热处理方法，其特征在于：所述的大水量的连续水流的水中还含有增泡剂。