CN103753138A - 铁路车轮的制备方法 - Google Patents

铁路车轮的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103753138A
CN103753138A CN201310736263.4A CN201310736263A CN103753138A CN 103753138 A CN103753138 A CN 103753138A CN 201310736263 A CN201310736263 A CN 201310736263A CN 103753138 A CN103753138 A CN 103753138A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheel
tread
quenching
spray
hydraulic pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310736263.4A
Other languages
English (en)
Inventor
钟斌
江波
陈刚
李翔
王世付
赵海
邓荣杰
孙曼丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magang Group Holding Co Ltd
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Magang Group Holding Co Ltd
Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magang Group Holding Co Ltd, Maanshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Magang Group Holding Co Ltd
Priority to CN201310736263.4A priority Critical patent/CN103753138A/zh
Publication of CN103753138A publication Critical patent/CN103753138A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铁路车轮的制备方法，其包括切坯、钢坯加热、成形、轧制、缓冷或等温处理、热处理和精加工步骤。本制备方法取消粗加工，适当增加精加工余量可以使热处理后的踏面加工余量增加，在满足加工精度要求的情况下可以去除更多的踏面近表层金属，从而更有利于降低或消除踏面下异常组织区深度。与常规工艺相比，采用本发明制备的车轮在性能指标基本一致的情况下，踏面下异常组织区深度明显减小，精加工刀具消耗降低。

Description

铁路车轮的制备方法
技术领域
本发明属于铁路辗钢车轮的制造领域，尤其涉及对踏面下异常组织深度有特殊要求的铁路车轮的制备方法。
背景技术
一直以来，铁路辗钢车轮基本上采用切坯→钢坯加热→压力机成形→车轮轧机轧制→缓冷（等温）处理→粗加工→热处理→精加工的工艺流程生产车轮，为了减少未充满、偏心、不圆、缺肉等轧制缺陷的发生量，主要通过采取增加投料量的方式来保证轧制合格率，同时为保证热处理态车轮综合性能的稳定，需在热处理前对轧制车轮轮辋采取车削方式进行粗加工以保证车轮淬火质量。
辗钢车轮的热处理广泛采用的是淬回火热处理工艺，以提高车轮的耐磨性，改善车轮轮辋的残余应力分布，获得必要的强度和韧性，延长车轮的使用寿命。现行热处理冷却工艺基本上采用大水压、大水量的踏面连续淬火冷却工艺，对已奥氏体化车轮轮辋踏面进行连续强制性喷水冷却，淬火冷却水水温15～32℃。在这种工艺条件下，由于冷却速度的关系，踏面表层及踏面近表层的组织状态不良，易导致非珠光体异常组织的出现，该异常组织较正常的铁素体-珠光体组织硬且脆，在轮轨接触应力的作用下极易发生剥离剥落，破坏车轮踏面的光洁度和完整性，需要进行镟修后才能继续使用，直接降低了车轮的使用寿命；异常组织的存在使踏面表层硬度明显升高，车轮使用初期踏面很难产生适当变形以尽快获得较理想的轮轨几何匹配关系，导致车轮轮辋承受过大的接触应力，容易产生早期接触疲劳损伤；由于组织比容的变化，也会使车轮踏面表层局部区域的残余应力分布状态发生变化，从而加速“早期剥离”的出现，影响车轮使用寿命；同时由于高硬度的异常组织区的存在，也增加了精加工的车削加工难度，增大了刀具消耗，生产成本增大。
发明内容
本发明提供一种铁路车轮的制备方法，目的是使车轮在保持原有力学性能的基础上，能够显著降低或消除踏面近表层异常组织区深度，以改善车轮的使用性能和切削加工成本。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：铁路车轮的制备方法，其包括如下步骤：
（1）切坯；
（2）钢坯加热
（3）成形；
（4）轧制
（5）缓冷或等温处理；
（6）热处理；
（7）精加工；
在步骤（6）中，所述热处理包括淬火和回火工序，淬火工序为：将经步骤（5）处理的车轮加热至目标温度后保温，加热保温时间为2.0-3.0小时；出炉后喷水冷却，先按淬火水压为0.3-0.4MPa、喷水流量为4.0-10.0L/min进行水冷30-60秒，再按淬火水压为0.3-0.4MPa、喷水流量为30-40L/min进行水冷180-300秒。
回火工序为：在490-520℃保温4.5-5.5小时，出炉空冷。
所述淬火工序中，淬火加热目标温度为845-865℃。
所述淬火工序为：将经步骤（5）处理的车轮加热至845℃后保温，加热保温时间为2.0小时；出炉后喷水冷却，先按淬火水压为0.35MPa、喷水流量为7.0L/min进行水冷45秒，再按淬火水压为0.35MPa、喷水流量为35L/min进行水冷240秒。
在步骤（7）中，车轮轮辋踏面精加工余量为4.0-6.0mm。
本发明的制备方法取消了车轮的粗加工工序，适当增加精加工的加工余量；同时在淬火冷却时采用弱喷+强喷的复合式淬火冷却工艺。
常规淬火冷却采用大水压、大水量的踏面连续淬火冷却工艺对已奥氏体化车轮轮辋踏面进行连续强制性喷水冷却。对淬火过程车轮轮辋冷却速度测量结果表明，踏面下5-10mm区域内的冷却速度极大，明显高于轮辋心部，达到10℃/s以上，超过车轮钢的下临界冷却速度，轮辋内外温差大，不可避免的使踏面下10mm范围内产生异常组织。
车轮的热处理采用弱喷+强喷的复合式淬火冷却工艺，先用弱喷方式对踏面进行短时冷却，使踏面表层发生珠光体转变，同时使踏面下10mm以外的轮辋内部温度保持在Ac3以上，然后立即进行强喷水，使轮辋内部金属强化。
由于强喷水时组织开始转变区位于踏面亚表层，冷却速度大于珠光体转变临界冷却速度的可能性很小，可有效抑制贝氏体转变。
弱喷过程形成的珠光体组织硬度低，具有良好的切削加工性能；弱喷过程还使踏面近表层的残余应力降低，该层低硬度组织加工去除后，交货状态下的车轮具有均匀的高硬度组织状态和更好的残余应力状态。
与常规工艺相比，取消粗加工，适当增加精加工余量可以使热处理后的踏面加工余量增加，在满足加工精度要求的情况下可以去除更多的踏面近表层金属，从而更有利于降低或消除踏面下异常组织区深度。随着车轮锻压轧制设备的更新升级，轧制合格率有了明显提高，这也为粗加工工序的取消创造了条件。
与常规工艺相比，采用本发明制备的车轮在性能指标基本一致的情况下，踏面下异常组织区深度明显减小，精加工刀具消耗降低。
具体实施方式
下面结合实施例1、2对本发明做详细的说明。
实施例1：
实施例1和对比例车轮为同一炉号车轮，车轮钢熔炼化学成分见表1。
表1实施例1及对比例车轮化学成分（质量百分数，wt%）
C Si Mn P S Cr Ni Mo V
实施例1 0.57 0.29 0.73 0.01 0.004 0.18 0.01 0.01 0.002
对比例 0.57 0.29 0.73 0.01 0.004 0.18 0.01 0.01 0.002
将用表1所示成分的车轮钢连铸圆坯按相同工艺切坯（由于取消了粗加工工序，实施例1车轮的投料重略小于对比例车轮）、钢坯加热、成形、轧制和缓冷处理；实施例1不进行粗加工，对比例车轮进行粗加工，踏面粗加工余量2.5mm；实施例1车轮和对比例车轮按相同淬火加热工艺进行加热，淬火加热目标温度为845℃，加热保温时间2.5小时；加热结束后，实施例1车轮按弱喷45秒（喷水流量7.0L/min）、强喷220秒（喷水流量35L/min）进行淬火冷却，淬火水压0.35MPa；对比例车轮按强喷240秒（喷水流量35L/min）进行淬火冷却，淬火水压0.35MPa；淬火冷却结束后，实施例1车轮和对比例车轮按500℃×5小时的回火工艺进行回火；回火结束后进行精加工，实施例1车轮轮辋的踏面精加工余量4.5mm，对比例车轮轮辋的精加工余量3mm。加工完成后对实施例1车轮和对比例车轮的性能和踏面下金相组织进行检验，结果见表2，由表2可以看出实施例1和对比例车轮的轮辋强塑度和断面硬度基本相当，但实施例1车轮踏面下无异常组织区，对比例车轮踏面下存在异常组织区，深度4.7mm。
表2实施例1和对比例车轮轮辋力学性能和踏面下异常组织区深度检验结果
实施例2：
实施例2和对比例车轮为同一炉号车轮，车轮钢熔炼化学成分见表3。
表3实施例2及对比例车轮化学成分（质量百分数，wt%）
Figure BDA0000447352610000052
将用表3所示成分的车轮钢连铸圆坯按相同工艺切坯（由于取消了粗加工工序，实施例2车轮的投料重略小于对比例车轮）、钢坯加热、成形、轧制和缓冷处理；实施例2不进行粗加工，对比例进行粗加工，踏面粗加工余量3.0mm；实施例2车轮和对比例车轮按相同淬火加热工艺进行加热，淬火加热目标温度860℃，加热时间3.0小时；加热结束后，实施例2车轮按先弱喷50秒（喷水流量9.1L/min）、再强喷270秒（喷水流量38L/min）进行淬火冷却，淬火水压0.37MPa；对比例车轮按强喷300秒（喷水流量38L/min）进行淬火冷却，淬火水压0.37MPa；淬火冷却结束后，实施例2车轮和对比例车轮按510℃×5小时的回火工艺进行回火；回火结束后进行精加工，实施例2的踏面精加工余量5.0mm，对比例车轮的精加工余量4mm。加工完成后对实施例2车轮和对比例车轮的性能和踏面下金相组织进行检验，结果见表4，由表4可以看出实施例2和对比例车轮的轮辋强塑度和断面硬度基本相当，但实施例2车轮踏面下异常组织区深度约2.1mm，对比例车轮踏面下异常组织区深度约6.2mm。
表4实施例2和对比例车轮轮辋力学性能和踏面下异常组织区深度检验结果
Figure BDA0000447352610000061

Claims (5)

1.铁路车轮的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）切坯；
（2）钢坯加热
（3）成形；
（4）轧制
（5）缓冷或等温处理；
（6）热处理；
（7）精加工。
2.根据权利要求1所述的铁路车轮的制备方法，其特征在于，在步骤（6）中，所述热处理包括淬火和回火工序，淬火工序为：将经步骤（5）处理的车轮加热至目标温度后保温，加热保温时间为2.0-3.0小时；出炉后喷水冷却，先按淬火水压为0.3-0.4MPa、喷水流量为4.0-10.0L/min进行水冷30-60秒，再按淬火水压为0.3-0.4MPa、喷水流量为30-40L/min进行水冷180-300秒。
3.根据权利要求2所述的铁路车轮的制备方法，其特征在于，所述淬火工序中，淬火加热目标温度为845-865℃。
4.根据权利要求3所述的铁路车轮的制备方法，其特征在于，所述淬火工序为：将经步骤（5）处理的车轮加热至845℃后保温，加热保温时间为2.0小时；出炉后喷水冷却，先按淬火水压为0.35MPa、喷水流量为7.0L/min进行水冷45秒，再按淬火水压为0.35MPa、喷水流量为35L/min进行水冷240秒。
5.根据权利要求1至4任一所述的铁路车轮的制备方法，其特征在于，在步骤（7）中，车轮踏面精加工余量为4.0-6.0mm。
CN201310736263.4A 2013-12-26 2013-12-26 铁路车轮的制备方法 Pending CN103753138A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310736263.4A CN103753138A (zh) 2013-12-26 2013-12-26 铁路车轮的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310736263.4A CN103753138A (zh) 2013-12-26 2013-12-26 铁路车轮的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103753138A true CN103753138A (zh) 2014-04-30

Family

ID=50520539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310736263.4A Pending CN103753138A (zh) 2013-12-26 2013-12-26 铁路车轮的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103753138A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252961A (zh) * 2015-10-30 2016-01-20 马鞍山市天钧机械制造有限公司 一种胶轮路轨用车轮及其加工方法
CN106282525A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 太原重工股份有限公司 铁路车辆车轮及其热处理方法
CN111500925A (zh) * 2020-04-22 2020-08-07 马鞍山钢铁股份有限公司 一种耐磨性及强韧性匹配良好的中碳车轮钢及其热处理方法及车轮的制备方法
CN111560562A (zh) * 2020-05-25 2020-08-21 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种含Cr、Mo的中碳钢车轮及其热处理方法
CN112011680A (zh) * 2020-07-28 2020-12-01 马鞍山钢铁股份有限公司 一种用于铁路车轮的间歇淬火方法
CN112981260A (zh) * 2021-02-08 2021-06-18 上海振华港机重工有限公司 一种集装箱起重机车轮钢、车轮及其制备方法
CN113403466A (zh) * 2021-05-20 2021-09-17 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种消除钢轨脱碳层组织异常的生产方法
CN114657364A (zh) * 2022-03-14 2022-06-24 张家港今日精锻有限公司 一种改善车轮轮辋残余应力的热处理方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030145466A1 (en) * 2002-02-04 2003-08-07 Jeong-Hoon Baek Method for manufacturing alloy wheel for automobile
CN101270408A (zh) * 2008-03-04 2008-09-24 马鞍山钢铁股份有限公司 高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法及热处理装置
CN102560228A (zh) * 2012-02-16 2012-07-11 扬州华铁铁路配件有限公司 一种adi材料车轮的生产方法
CN102873245A (zh) * 2012-10-23 2013-01-16 安徽马钢工程技术有限公司 一种火车轮生产综合压力机及火车轮生产方法
CN103331572A (zh) * 2013-04-12 2013-10-02 河南华北起重吊钩有限公司 模锻起重机车轮一次成形

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030145466A1 (en) * 2002-02-04 2003-08-07 Jeong-Hoon Baek Method for manufacturing alloy wheel for automobile
CN101270408A (zh) * 2008-03-04 2008-09-24 马鞍山钢铁股份有限公司 高碳钢火车车轮轮辋表面的热处理方法及热处理装置
CN102560228A (zh) * 2012-02-16 2012-07-11 扬州华铁铁路配件有限公司 一种adi材料车轮的生产方法
CN102873245A (zh) * 2012-10-23 2013-01-16 安徽马钢工程技术有限公司 一种火车轮生产综合压力机及火车轮生产方法
CN103331572A (zh) * 2013-04-12 2013-10-02 河南华北起重吊钩有限公司 模锻起重机车轮一次成形

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张高萍: "马钢火车轮生产系统技术改造", 《轧钢》 *
张高萍: "马钢火车轮生产系统技术改造", 《轧钢》, vol. 17, no. 4, 31 August 2000 (2000-08-31), pages 34 - 36 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105252961A (zh) * 2015-10-30 2016-01-20 马鞍山市天钧机械制造有限公司 一种胶轮路轨用车轮及其加工方法
CN106282525A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 太原重工股份有限公司 铁路车辆车轮及其热处理方法
CN106282525B (zh) * 2016-08-31 2019-01-22 太原重工股份有限公司 铁路车辆车轮及其热处理方法
CN111500925A (zh) * 2020-04-22 2020-08-07 马鞍山钢铁股份有限公司 一种耐磨性及强韧性匹配良好的中碳车轮钢及其热处理方法及车轮的制备方法
CN111560562A (zh) * 2020-05-25 2020-08-21 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种含Cr、Mo的中碳钢车轮及其热处理方法
CN112011680A (zh) * 2020-07-28 2020-12-01 马鞍山钢铁股份有限公司 一种用于铁路车轮的间歇淬火方法
CN112981260A (zh) * 2021-02-08 2021-06-18 上海振华港机重工有限公司 一种集装箱起重机车轮钢、车轮及其制备方法
CN113403466A (zh) * 2021-05-20 2021-09-17 包头钢铁（集团）有限责任公司 一种消除钢轨脱碳层组织异常的生产方法
CN114657364A (zh) * 2022-03-14 2022-06-24 张家港今日精锻有限公司 一种改善车轮轮辋残余应力的热处理方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103753138A (zh) 铁路车轮的制备方法
CN103286533B (zh) 后桥主动锥齿轮加工工艺
CN102676752B (zh) 汽车锻件模具钢h13的热处理工艺
CN107586938B (zh) 一种中碳低合金钢铁路车轮的热处理方法
CN106964948A (zh) 一种船用齿轮的加工工艺
CN101560591A (zh) 复合温度冷处理工艺
CN104018082B (zh) 一种中碳低合金地铁用车轮钢及其制造方法
CN103317319B (zh) 材质为Cr12Mo1V1挖边剪的生产加工方法
CN101660036A (zh) 一种高强高韧性钢管热处理的方法
CN100352964C (zh) 高合金冷作模具钢的生产工艺
CN110872678A (zh) 一种20CrMnTi制动蹄滚轮轴的加工方法
CN102618710A (zh) 将报废冷轧辊改制成合格冷轧辊的方法
CN104745787B (zh) 一种能直接冷轧的工具钢的生产方法
CN102191358B (zh) GCr15高碳铬轴承钢热锻坯余热控温球退工艺
CN102286655A (zh) 锻造余热等温正火装置及其方法
CN103753116A (zh) 森吉米尔轧机工作辊的制造方法
CN103589850B (zh) 破鳞拉矫机工作辊的制造方法
CN113088667B (zh) 一种改善车轮残余应力的热处理方法及车轮
CN106808166A (zh) 渗碳钢齿轮的制作工艺
CN113151648B (zh) 一种超高强度双相异构不锈钢的制备方法
CN110872679A (zh) 一种5CrNiMo制动蹄滚轮轴的加工方法
CN114657363A (zh) 一种改善42CrMoA曲轴带状组织的方法
CN114657364A (zh) 一种改善车轮轮辋残余应力的热处理方法
CN107419175B (zh) 疲劳寿命良好的经济型工具钢及其生产方法
KR20030008852A (ko) 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20140430