CN104946873A - Lz50钢车轴的锻后热处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺，其包括四个相互衔接的步骤：第一步，车轴锻件终锻后快速冷却；第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理；第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理；第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理。本发明能够有效提高LZ50钢车轴的力学性能，特别是能够大幅度提高LZ50钢车轴的抗拉强度和屈服强度。

Description

LZ50钢车轴的锻后热处理工艺

技术领域

本发明属于金属热处理技术领域，具体涉及一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺。

背景技术

LZ50钢是目前国内铁道车辆车轴的常用材料，其车轴的锻后热处理基本采用的都是两次正火加回火工艺。在两次正火加回火热处理工艺下LZ50钢车轴锻件的力学指标如下：

抗拉强度Rm（MPa）	屈服点ReL（MPa）	伸长率A（%）	收缩率Z %
				≥610	≥345	≥20	≥37

随着高速重载机车的广泛应用，对铁道车辆车轴的性能要求大幅度提高，如何提升铁道车辆车轴的力学性能，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种能够大幅度提升铁道车辆车轴力学性能的LZ50钢车轴的锻后热处理工艺。

实现上述目的的技术方案是：一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺，其包括以下四个相互衔接的步骤：

第一步，车轴锻件终锻后快速冷却；

控制车轴锻件终锻温度在800～850℃，然后进行控制冷却速度的快速风冷，以40～60℃/分钟的降温速度将车轴锻件由终锻温度冷却到400～500℃；

第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理；

正火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为910～930℃，保温时间为220～260分钟，完成保温后以60～70℃/分钟的降温速度快速风冷至500～600℃，之后以5～10℃/分钟的冷速风冷至100～150℃；

第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理；

淬火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为860～880℃，保温时间为220～260分钟，完成保温后进行水介质淬火，以100～150℃/分钟的降温速度冷却至100～150℃；

第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理；

回火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为640～660℃，保温时间为340～380分钟，完成保温后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至室温。

本发明能够有效提高LZ50钢车轴的力学性能，特别是能够大幅度提高LZ50钢车轴的屈服强度和抗拉强度。

具体实施方式

实施例

LZ50钢的化学成分如下：

C	Mn	Si	P	S
					0.47 -0.57	0.60—0.90	0.17—0.40	≤0.030	≤0.030
Cr	Ni	Cu	T．Al
					≤0.30	≤0.30	≤0.25	≥0.020

LZ50钢车轴锻件的直径250mm，长度2800mm。

LZ50钢车轴的锻后热处理工艺包括以下四个相互衔接的步骤：

第一步，车轴锻件终锻后快速冷却；

控制车轴锻件终锻温度在800～850℃，然后立即进行控制冷却速度的快速风冷，以40～60℃/分钟的降温速度将车轴锻件由终锻温度冷却到400～500℃。该车轴锻件终锻后快速冷却的目的是尽量保留锻造过程的晶粒细化效果，为后续热处理提供良好的基体组织。

第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理；

正火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为910～930℃，保温时间为240分钟，完成保温后以60～70℃/分钟的降温速度快速风冷至500～600℃，之后以5～10℃/分钟的冷速风冷至100～150℃。该正火处理依靠对正火冷却速度的分段控制，一方面消除锻造后遗留的粗大和不均匀的组织，另一方面细化晶粒；同时，分段冷却中前段急冷的目的是为了提高车轴锻件芯部的冷却速度，使芯部组织和表层组织一致性增强，从而允许车轴锻件下一步进行快速淬火而不会产生过大的内应力造成变形或开裂。

第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理；

淬火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为860～880℃，保温时间为240分钟，完成保温后进行水介质淬火，控制淬火搅拌烈度以100～150℃/分钟的降温速度冷却至100～150℃。该车轴锻件淬火处理，通过加强淬火搅拌的快速水介质淬火获得细密的金相组织，一般为马氏体和下贝氏体。此过程通过严格控制冷却速度，避免过大的淬火应力的同时，使车轴锻件芯部获得足够的冷速，提高芯部组织和表层组织的一致性。

第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理；

回火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为640～660℃，保温时间为360分钟，完成保温后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至室温。通过该回火处理，使车轴锻件获得所需的强度、韧性等机械性能。

经上述热处理后检测车轴锻件达到如下力学指标：

抗拉强度Rm（MPa）	屈服点ReL（MPa）	伸长率A（%）	收缩率Z %
				≥832	≥543	≥18	≥35

与现有技术的两次正火加回火工艺热处理的LZ50钢车轴锻件相比，抗拉强度及屈服极限大幅度提升。

Claims (1)

1.一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺，其特征在于：包括以下四个相互衔接的步骤：

第一步，车轴锻件终锻后快速冷却；

控制车轴锻件终锻温度在800～850℃，然后进行控制冷却速度的快速风冷，以40～60℃/分钟的降温速度将车轴锻件由终锻温度冷却到400～500℃；

第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理；

正火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为910～930℃，保温时间为220～260分钟，完成保温后以60～70℃/分钟的降温速度快速风冷至500～600℃，之后以5～10℃/分钟的冷速风冷至100～150℃；

第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理；

淬火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为860～880℃，保温时间为220～260分钟，完成保温后进行水介质淬火，以100～150℃/分钟的降温速度冷却至100～150℃；

第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理；

回火加热升温速度为4～7℃/分钟，保温温度为640～660℃，保温时间为340～380分钟，完成保温后以5～10℃/分钟的降温速度风冷至室温。