專利名稱：：一種高碳鋼車輪制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金工業(yè)生產(chǎn)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及鐵路車輪的制造技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種高碳鋼車輪制造方法。
背景技術(shù)：
：從國(guó)內(nèi)鐵道客車車輛用車輪的標(biāo)準(zhǔn)演變過程看，1988年頒布實(shí)施了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鐵路用輾鋼整體車輪》(GB8601-88)，適用于我國(guó)鐵路提速以前、運(yùn)行速度<80km/h的鐵道客車車輛用車輪；1996頒布的《鐵路快速客車輾鋼整體車輪技術(shù)條件》(TB/T2708-1996)替代了GB8601-88，主要適用于我國(guó)鐵路提速以后，運(yùn)行速度<160km/h的鐵道客車車輛用車輪。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中常規(guī)CL60車輪鋼的成分要求是一致的，但是TB/T2708-1996在要求保證輪輞塑性、輻板常溫沖擊韌性要求不變的前提下，斷面硬度值由>255HB提高到(265320)HB；即將修訂頒布的新TB中在要求保證輪輞強(qiáng)塑性、斷面硬度和輻板常溫沖擊韌性要求不變的前提下又增加了輪輞在-20°C低溫下沖擊韌性的要求，且等同于歐洲EN13262-2004中碳質(zhì)量百分含量<0.60%的要求，可見，我國(guó)常規(guī)CL60鋼車輪的硬度、沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性均有了較大的提升。而常規(guī)CL60鋼車輪的室溫組織狀態(tài)為鐵素體一珠光體，這種鋼的顯著特點(diǎn)是強(qiáng)、硬度的提高會(huì)導(dǎo)致沖擊韌性的下降，從而降低車輪內(nèi)部抗裂紋擴(kuò)展能力，當(dāng)車輪在服役過程中受到復(fù)雜的輪與軌相互作用力的作用時(shí)，會(huì)對(duì)使用安全性能產(chǎn)生不利影響。因此，如何在保持常規(guī)CL60鋼車輪強(qiáng)、硬度水平不變的前提下，滿足標(biāo)準(zhǔn)變化的要求，有效提高車輪的沖擊韌性指標(biāo)，是目前急需解決的一個(gè)重要問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題是提供一種高碳鋼車輪制造方法，其目的是在保證高碳鋼車輪工件的強(qiáng)度、硬度基本不變，顯微組織仍為鐵素體一珠光體的前提下，有效提高高碳鋼車輪輪輞的沖擊韌性，保證產(chǎn)品的使用安全。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為本發(fā)明提供的高碳鋼車輪制造方法，按工藝順序，包括1270°C1290°C的高溫加熱工序、鍛壓軋制工序、550°C630°C的等溫工序、830°C850°C的淬火加熱工序、時(shí)間為200s士IOs的踏面淬火冷卻工序、500°C士10°C的回火工序，在所述的鍛壓軋制工序之后、等溫工序之前，設(shè)置預(yù)熱處理工序，其工藝方法是將經(jīng)過高溫鍛壓軋制后的高碳鋼車輪工件空冷至Al點(diǎn)以下，接著對(duì)高碳鋼車輪工件進(jìn)行加熱，加熱溫度為730°C750°C，加熱時(shí)間為30min40min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變，隨后將高碳鋼車輪工件爐冷至600°C630°C，然后進(jìn)行等溫工序。所述的高碳鋼車輪的材料為0.60%0.63%的高碳碳素車輪鋼。所述的經(jīng)高溫鍛壓軋制的高碳鋼車輪工件，在預(yù)熱處理工序前應(yīng)將高碳鋼車輪工件空冷至600°C650°C，此時(shí)高碳鋼車輪輪輞已完成珠光體轉(zhuǎn)變。按質(zhì)量計(jì)，所述的高碳鋼車輪的材料成分為C0.60%0.63%；Si0.25%0.35%；Mn0.75%0.85%；P彡0.025%；S^0.010%；其余微量。具體地說，所述的高碳鋼車輪的材料成分為C0.62%；Si0.30%；Mn0.79%；P0.019%；S0.005%；其余微量。上述技術(shù)方案具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)，并在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了顯著的技術(shù)進(jìn)步，解決了本領(lǐng)域長(zhǎng)期未能解決的技術(shù)難題，充分體現(xiàn)了本發(fā)明的新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明獲得了以下有益效果本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，爐冷過程車輪工件本體溫度下降緩慢，從而延長(zhǎng)了車輪有效去氫時(shí)間，在400°C700°C的溫度范圍內(nèi)增加了1.5h以上，等溫處理結(jié)束后車輪工件中的氫含量降低了0.3X10_6，降低最終處理后的車輪工件的氫含量，為抑制氫致裂紋的產(chǎn)生創(chuàng)造了更有利的條件；可以采用常規(guī)等溫處理用的等溫爐進(jìn)行預(yù)熱處理工序，不需新增設(shè)備，也不增大車輪制造過程的難度，控制生產(chǎn)成本；淬、回火處理前的原始組織的不均勻度增加，先共析鐵素體量增加1.5%以上，珠光體片間距增加了0.1μm以上；最終處理后的車輪，輪輞強(qiáng)硬度指標(biāo)水平相當(dāng)，輪輞常溫沖擊功提高了5J以上，-20°C下的沖擊功提高了3J以上。下面對(duì)本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說明圖1為預(yù)熱處理工序中，在等溫爐內(nèi)實(shí)際測(cè)定的溫度變化曲線；圖2為本發(fā)明的車輪工件等溫處理后的鐵素體一珠光體金相組織顯微狀態(tài)圖(500X)；圖3為對(duì)比例的車輪工件等溫處理后的鐵素體一珠光體金相組織顯微狀態(tài)圖(500X)ο具體實(shí)施例方式下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。本發(fā)明涉及高碳鋼車輪制造方法，其中，所述的高碳鋼車輪的材料為0.60%0.63%的高碳碳素車輪鋼。所述的高碳鋼車輪制造方法，按工藝順序，包括首先將碳含量在0.60%0.63%范圍的C-Mn高碳鋼車輪鋼坯按照常規(guī)工藝，進(jìn)行1270°C1290°C的高溫加熱工序；隨后通過常規(guī)高溫鍛壓軋制工序，鍛成車輪工件；隨后，增加預(yù)熱處理工序，對(duì)車輪工件進(jìn)行預(yù)處理，其工藝方法是將經(jīng)過高溫鍛壓軋制后的高碳鋼車輪工件空冷至Al點(diǎn)以下，確切的講為600°C650°C，接著對(duì)高碳鋼車輪工件進(jìn)行加熱，加熱溫度為730°C750°C，加熱時(shí)間為30min40min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變；隨后將高碳鋼車輪工件爐冷至600°C630°C后，進(jìn)行550°C630°C的等溫工序、830V850V的淬火加熱工序、時(shí)間為200s士IOs的踏面淬火冷卻工序、500°C士10°C的回火工序。以下是本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出的更詳盡的技術(shù)方案首先將碳含量在0.60%0.63%范圍的C-Mn高碳鋼車輪鋼坯按照常規(guī)工藝在12701290°C加熱；隨后通過常規(guī)高溫鍛壓軋制成車輪工件；將工件空冷至Al點(diǎn)以下一定溫度范圍，具體地說，是在600°C650°C，采用紅外測(cè)溫儀對(duì)車輪輪輞溫度進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)車輪本體已完成珠光體轉(zhuǎn)變；然后將車輪工件放入等溫爐內(nèi)在730°C750°C進(jìn)行加熱，加熱時(shí)間為30min40min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變；隨后將車輪工件爐冷至600°C630°C，使車輪輪輞在較高的溫度條件下重新發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，由于冷卻速度緩慢，促進(jìn)了先共析鐵素體的析出，珠光體片間距增大，碳的偏聚程度增大，從而使鐵素體_珠光體組織的不均勻度增加；隨后對(duì)車輪工件按照常規(guī)工藝進(jìn)行550°C630°C等溫處理、830°C850°C淬火加熱處理、200s士IOs踏面淬火冷卻和540°C士10°C回火處理。這種不均勻度增大的原始組織重新奧氏體化時(shí)，必然降低奧氏體形核率，奧氏體均勻化過程中，碳需要長(zhǎng)程擴(kuò)散，造成奧氏體晶粒的長(zhǎng)大速度減慢，奧氏體均勻性降低，因此，奧氏體穩(wěn)定性降低，在淬火冷卻過程中，會(huì)導(dǎo)致珠光體形核率提高，珠光體團(tuán)尺寸減小，能夠提高韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。下面以表1所示具體成分為例，通過實(shí)施例作進(jìn)一步說明。表1高碳鋼車輪工件化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))~~CSiMn~ΡS其余~0.62%~~0.30%0.79%0.019%0.005%WM~實(shí)施例一高碳鋼車輪制造方法的工藝過程及技術(shù)參數(shù)為將表1所示成分的C-Mn高碳鋼車輪鋼坯按照常規(guī)工藝加熱至1270°C1290°C；通過常規(guī)高溫鍛壓軋制成高碳鋼車輪工件；將工件空冷至Al點(diǎn)以下一定溫度范圍，紅外測(cè)溫儀檢測(cè)到車輪輪輞表面溫度為632°C，表明車輪本體已完成珠光體轉(zhuǎn)變；將高碳鋼車輪工件放入等溫爐內(nèi)，加熱至730°C750°C，加熱時(shí)間為30min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變；將高碳鋼車輪工件爐冷至60(TC630°C，使車輪輪輞在較高的溫度條件下發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，采用內(nèi)窺視式高溫測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)車輪本體溫度變化情況進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見圖1；對(duì)車輪工件按照常規(guī)工藝進(jìn)行550°C630°C的等溫處理、830°C850°C的淬火加熱處理、200s士IOs的踏面淬火冷卻和540°C士10°C的回火處理。等溫處理后的車輪工件氫含量、組織狀態(tài)參數(shù)定量結(jié)果見附表2，最終處理后的車輪工件機(jī)械性能見附表3。等溫處理結(jié)束后的組織狀態(tài)見圖2。圖3為對(duì)比例的車輪工件等溫處理后的鐵素體一珠光體金相組織顯微狀態(tài)圖。表中對(duì)比例是指現(xiàn)有技術(shù)獲得的技術(shù)參數(shù)。表2、本發(fā)明和對(duì)比例車輪工件等溫處理后的氫含量和組織參數(shù)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3、本發(fā)明和對(duì)比例車輪工件輪輞最終處理后的機(jī)械性能結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例二高碳鋼車輪制造方法的工藝過程及技術(shù)參數(shù)為將表1所示成分的C-Mn高碳鋼車輪鋼坯按照常規(guī)工藝加熱至1270°C1290°C；隨后通過常規(guī)高溫鍛壓軋制成高碳鋼車輪工件；將工件空冷至A1點(diǎn)以下一定溫度范圍，紅外測(cè)溫儀檢測(cè)到車輪輪輞表面溫度為647°C，表明車輪本體已完成珠光體轉(zhuǎn)變；然后將高碳鋼車輪工件放入等溫爐內(nèi)，加熱至730°C750°C，加熱時(shí)間為40min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變；隨后將高碳鋼車輪工件爐冷至600°C630°C，使車輪輪輞在較高的溫度條件下發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，采用內(nèi)窺視式高溫測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)車輪本體溫度變化情況進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果見圖1；然后對(duì)車輪工件按照常規(guī)工藝進(jìn)行550°C630°C的等溫處理、830°C850°C的淬火加熱處理、200s士10s的踏面淬火冷卻和540°C士10°C的回火處理。等溫處理后的車輪工件氫含量、組織狀態(tài)參數(shù)定量結(jié)果見附表2，最終處理后的車輪工件機(jī)械性能見附表3。等溫處理結(jié)束后的組織狀態(tài)見圖2。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求一種高碳鋼車輪制造方法，按工藝順序，包括1270℃～1290℃的高溫加熱工序、鍛壓軋制工序、550℃～630℃的等溫工序、830℃～850℃的淬火加熱工序、時(shí)間為200s±10s的踏面淬火冷卻工序、500℃±10℃的回火工序，其特征在于在所述的鍛壓軋制工序之后、等溫工序之前，設(shè)置預(yù)熱處理工序，其工藝方法是將經(jīng)過高溫鍛壓軋制后的高碳鋼車輪工件空冷至A1點(diǎn)以下，接著對(duì)高碳鋼車輪工件進(jìn)行加熱，加熱溫度為730℃～750℃，加熱時(shí)間為30min～40min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變，隨后將高碳鋼車輪工件爐冷至600℃～630℃，然后進(jìn)行等溫工序。2.按照權(quán)利要求1所述的高碳鋼車輪制造方法，其特征在于所述的高碳鋼車輪的材料為0.60%0.63%的高碳碳素車輪鋼。3.按照權(quán)利要求1所述的高碳鋼車輪制造方法，其特征在于所述的經(jīng)高溫鍛壓軋制的高碳鋼車輪工件空冷至Al點(diǎn)以下，是指在預(yù)熱處理工序前應(yīng)先將高碳鋼車輪工件空冷至600°C650°C，此時(shí)高碳鋼車輪輪輞已完成珠光體轉(zhuǎn)變。4.按照權(quán)利要求1所述的高碳鋼車輪制造方法，其特征在于按質(zhì)量計(jì)，所述的高碳鋼車輪的材料成分為C0.60%0.63%；Si0.25%0.35%；Mn0.75%0.85%;P彡0.025%；S(0.010%；其余微量。5.按照權(quán)利要求4所述的高碳鋼車輪制造方法，其特征在于按質(zhì)量計(jì)，所述的高碳鋼車輪的材料成分為C0.62%；Si0.30%；Mn0.79%；P0.019%；S0.005%。全文摘要本發(fā)明公開了一種高碳鋼車輪制造方法，在鍛壓軋制工序之后、等溫工序之前，設(shè)置預(yù)熱處理工序，其工藝方法是將經(jīng)過高溫鍛壓軋制后的高碳鋼車輪工件空冷至600℃～650℃，接著對(duì)高碳鋼車輪工件進(jìn)行加熱，加熱溫度為730℃～750℃，加熱時(shí)間為30min～40min，使車輪輪輞發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變，隨后將高碳鋼車輪工件爐冷至600℃～630℃，進(jìn)行等溫工序。采用上述技術(shù)方案，降低氫含量，抑制氫致裂紋的產(chǎn)生，在保證高碳鋼車輪工件的強(qiáng)度、硬度基本不變，顯微組織仍為鐵素體—珠光體的前提下，有效提高高碳鋼車輪輪輞的沖擊韌性，保證產(chǎn)品的使用安全。文檔編號(hào)C22C38/04GK101818236SQ201010132548公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年3月22日優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日發(fā)明者張坤,李翔,江波,王世付,程德利,趙海,鐘斌,陳剛申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司