CN106498282A

CN106498282A - 一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢

Info

Publication number: CN106498282A
Application number: CN201610954581.1A
Authority: CN
Inventors: 完颜卫国; 石玮
Original assignee: Magang Group Holding Co Ltd; Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Magang Group Holding Co Ltd; Maanshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明提供了一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，含有以下重量百分比的成分：C 0.47‑0.57％、Si 0.15‑0.40％、Mn 0.60‑0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr 0.15‑0.50％、Nb 0.008‑0.020％，Ti 0.005‑0.015％、Als 0.015‑0.035％、N≤0.0080％,其余为铁和不可避免的杂质元素。与现有技术相比，本发明提供的用于制造铁道车辆车轴的钢，可以消除铁道车辆用车轴混晶，细化车轴组织，以提高车轴的使用安全性。可减少因出现粗晶组织造成的晶粒度不合格、超声波探伤透声不良现象，预防因混晶造成的疲劳断裂。

Description

一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢

技术领域

本发明属于钢制造领域，具体涉及一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢。

背景技术

铁路车辆车轴是保证铁路车辆安全的重要部件，在铁路车辆运行过程中，车轴承受着弯曲力、扭转力、冲击力，并且长期在交变应力条件下使用，其受力情况很复杂。为了保证铁路车辆车轴的质量，尤其是防止车轴在使用中发生疲劳断裂，使车轴得到均匀、细小的的显微组织形态至关重要。

目前中国行业标准TB/T2945-1999《铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯技术条件》中，车轴钢的的化学成分（重量百分比）为：C0.47-0.57%、Si0.17-0.40%、Mn0.6 0-0.90%、P≤0.030%、S≤0.030%、T·Al≥0.020%，其余为铁和杂质元素。存在的主要问题是热处理后常出现显微组织很不均匀现象、即混晶现象，有时按GB/T6394标准检测（在车轴的1/2半径处取试样），晶粒度级差可达2-4级。这种组织会造成晶粒度不符合TB/T2945-1999标准要求（要求细于6级）、超声波探伤不合格（透声不良），更为重要的是这种组织对车轴的的力学性能，尤其是疲劳性能是不利的，是车轴发生疲劳断裂的主要原因之一。

因此，很有必要开发一种可以消除铁道车辆用车轴混晶，细化车轴组织的钢种，以克服现有铁道车辆车轴用钢的缺点，提高车轴的使用安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，通过调控钢中各元素的百分比，来消除铁道车辆用车轴混晶，细化车轴组织，以提高车轴的使用安全性。

本发明提供的一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，含有以下重量百分比的成分：

C 0.47-0.57%、Si 0.15-0.40%、Mn 0.60-0.90%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr 0.15-0.50%、Nb 0.008-0.020%，Ti 0.005-0.015%、Als 0.015-0.035%、N≤0.0080%,其余为铁和不可避免的杂质元素。

优选的，所述铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，含有以下重量百分比的成分：

C 0.48-0.55%、Si 0.18-0.35%、Mn 0.70-0.90%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr 0.20-0.40%、Nb 0.010-0.014%，Ti 0.008-0.013%、Als 0.015-0.035%、N≤0.0080%,其余为铁和不可避免的杂质元素。

C 0.49-0.53%、Si 0.18-0.35%、Mn 0.75-0.85%、P≤0.030%、S≤0.030%、Cr 0.20-0.30%、Nb 0.010-0.014%，Ti 0.008-0.013%、Als 0.015-0.035%、N≤0.0080%,其余为铁和杂质元素。

本发明中各元素的含量及作用：

碳是钢中提高强度的重要元素，本发明控制碳含量范围是0.47-0.57%，过低则会降低强度和硬度，过高则会降低塑性和韧性。

硅在钢中主要以固溶体的形态存在于铁素体或奥氏体中，能提高钢的强度，

也是炼钢的脱氧元素，但含量不宜过高，以免降低钢的韧性。故控制在0.15-0.40%。

锰是提高强度的重要元素，本发明控制锰含量范围是0.60-0.90%。

铬提高强度的重要元素，它还增加正火相变时钢奥氏体的过冷度、增加相变驱动力而细化钢的组织，加入0.15-0.50%的Cr对细化钢的组织是必要的。

加入铌是为了在轧制或锻造时控制钢的组织均匀性、细化组织、防止混晶现象，以免在轧制或锻造时产生混晶组织，这种混晶组织会因组织的遗传性导致最终热处理后产生混晶。铌会在高温奥氏体再结晶区析出发挥阻碍再结晶和限制再结晶后晶粒长大的作用。铌的析出物对细化正火后的组织也有作用。

钛主要起到晶粒细化作用，加入钛的主要目的是进一步增加细化组织、改善韧性效果，同时还能防止连铸坯表面裂纹。

铝是钢中的脱氧剂，并能细化钢的组织。

对氮含量加以限制主要是为了降低碳、氮化物固溶于奥氏体中的温度和析出温度，使锻造或轧制时钢坯加热温度不必过高，更充分地发挥铌的强化作用。

与现有技术相比，本发明提供的用于制造铁道车辆车轴的钢，可以消除铁道车辆用车轴混晶，细化车轴组织，以提高车轴的使用安全性。可减少因出现粗晶组织造成的晶粒度不合格、超声波探伤透声不良现象，预防因混晶造成的疲劳断裂。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1-5与对比例1的化学成分见表1（熔炼分析，其余为Fe和不可避免的杂质元素）。

表1

实施例1-5与对比例1钢制成的车轴的力学性能和组织情况见表2，热处理工艺均按TB/T2945-1999标准为2次正火+1次回火。

表2

实施例1-5分别与对比例1比较可见，实施例1-5制成的车轴显然晶粒较均匀且细小。

下表3列出了用本发明的技术方案和现有技术方案热处理后晶粒度和超声波探伤检验结果的统计情况，钢种为LZ50，执行TB/T2945-1999。从表3可见，本发明的技术方案产品的的晶粒度和超声波探伤全都合格，而现有技术方案产品的晶粒度和超声波探伤有不合格现象，虽然现有技术方案的不合格品经过重新热处理（有的重新处理了2次）后最终晶粒度和超声波探伤都合格了，但浪费了能源、增加了成本、延长了生产周期。

表3晶粒度和超声波探伤检验结果的统计情况

以上所述为本发明的最优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，其特征在于，所述铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢含有以下重量百分比的成分：

C 0.47-0.57％、Si 0.15-0.40％、Mn 0.60-0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.15-0.50％、Nb 0.008-0.020％，Ti 0.005-0.015％、Als 0.015-0.035％、N≤0.0080％,其余为铁和不可避免的杂质元素。

2.根据权利要求1所述的铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，其特征在于，所述铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢含有以下重量百分比的成分：

C 0.48-0.55％、Si 0.18-0.35％、Mn 0.70-0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.20-0.40％、Nb 0.010-0.014％，Ti 0.008-0.013％、Als 0.015-0.035％、N≤0.0080％,其余为铁和不可避免的杂质元素。

3.根据权利要求1所述的铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢，其特征在于，所述铌钛微合金化铁路车辆车轴用钢含有以下重量百分比的成分：

C 0.49-0.53％、Si 0.18-0.35％、Mn 0.75-0.85％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.20-0.30％、Nb 0.010-0.014％，Ti 0.008-0.013％、Als 0.015-0.035％、N≤0.0080％,其余为铁和杂质元素。