專利名稱：車軸鋼的熱處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金技術(shù)，尤其涉及一種車軸鋼的熱處理工藝。
背景技術(shù)：
車軸是鐵路貨車的關(guān)鍵走行部件，其性能是保證車輛安全運(yùn)行的必要條件，關(guān)乎國家鐵路運(yùn)輸安全。目前各國的鐵路貨車車軸基本上都是采用上世紀(jì)90年代研制出LZ 50鋼車軸，而鐵路貨車的軸重已從原來的21t、25t升級(jí)到現(xiàn)在的35. 7t，現(xiàn)有L Z50鋼車軸的韌性(材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能 量的能力)已經(jīng)無法滿足不斷提速、重載鐵路貨車的需要。LZ 50鋼的化學(xué)成分見表1，余量為鐵。由表I可見LZ 50鋼中的含碳量為O. 47、. 57，屬于高碳鋼，該鋼的強(qiáng)化機(jī)理單一，僅利用較高的碳含量來提高強(qiáng)度(金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力)，微量的Cr、Ni等合金僅保證了要求不高的塑性(金屬材料在載荷下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力)。表I LZ 50鋼化學(xué)成分
元素
CMnSiP S Cr Ni Cu Alt
名稱
含量
0.47-037 0.60-0JO 0.17 O—40 <0Λ30 <0.030 <0.30 <030 <025 >0.020
(%)J — — — —LZ 50鋼車軸的力學(xué)性能指標(biāo)如表2所示，強(qiáng)度(屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度)不理想，易產(chǎn)生疲勞裂紋；同時(shí)韌性(沖擊AKU2，金屬材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力)也極差，而車軸的韌性是車軸考核的關(guān)鍵指標(biāo)，車軸韌性不佳，易增加車軸突然斷裂的傾向，嚴(yán)重影響了車軸的使用壽命，給鐵路運(yùn)輸安全帶來了隱患。表2 LZ 50鋼車軸的力學(xué)性能指標(biāo)
屈服點(diǎn)抗拉強(qiáng)度收縮率伸長(zhǎng)率沖擊AKU2 (J)
(MPa) (MPa)Γ(%) Γ(%) |車軸坯縱向|車軸坯橫向
彡 345 ^ 610^ 35 ^ 21 ^ 22^ 18此外，由于LZ 50鋼中合金元素較少，在熱處理過程中車軸晶粒的異常長(zhǎng)大難以保證，致使LZ 50鋼車軸在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)混晶的現(xiàn)象，晶粒度為3-6級(jí)，晶粒粗大導(dǎo)致該鋼拉伸和沖擊性能不佳，且耐腐蝕性能也隨之減弱，嚴(yán)重影響了車軸的力學(xué)性能。從提高鐵路運(yùn)輸安全，減少疲勞裂紋的產(chǎn)生，降低車軸突然斷裂的傾向出發(fā)，提高車軸的強(qiáng)度和韌性指標(biāo)至關(guān)重要，合理的熱處理工藝是保證車軸性能的技術(shù)關(guān)鍵。不同化學(xué)成分的鋼材需要配備對(duì)應(yīng)的熱處理工藝，設(shè)計(jì)和研發(fā)一種高強(qiáng)度和高韌性的車軸鋼及相對(duì)應(yīng)的熱處理工藝是亟待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述熱處理工藝的問題，提出一種車軸鋼的熱處理工藝，以實(shí)現(xiàn)制備得到的車軸具有高強(qiáng)度和高韌性的優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種車軸鋼的熱處理工藝，包括以下步驟(I) 一次正火溫度840_880°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至500°C以下；
(2) 二次正火溫度800_840°C，保溫時(shí)間3_5小時(shí)，然后冷卻至250°C以下；(3)回火溫度660_690°C，保溫時(shí)間3_5小時(shí)，然后冷卻至室溫。進(jìn)一步地，所述一次正火溫度860_870°C，保溫時(shí)間3_5小時(shí)，然后冷卻500°C以下。進(jìn)一步地，所述二次正火溫度820_830°C，保溫時(shí)間3_5小時(shí)，然后冷卻至250°C以下。進(jìn)一步地，所述回火溫度670_680°C，保溫時(shí)間3_5小時(shí)，然后冷卻至室溫。進(jìn)一步地，所述一次正火冷卻速度為將車軸鋼在40_60min冷卻至500°C以下。進(jìn)一步地，所述二次正火冷卻速度為將車軸鋼在80_120min冷卻至250°C以下。進(jìn)一步地，所述一次正火和二次正火的升溫速度為2-10°C /min本發(fā)明的另一個(gè)目的還公開了一種車軸，采用上述熱處理工藝制備而成。本發(fā)明公開了一種車軸鋼的熱處理工藝，通過兩次正火一次回火，得到了晶粒度均勻細(xì)化，且強(qiáng)度高、韌性高的41CrMo鋼車軸，滿足不斷提速、重載鐵路貨車的需要。
具體實(shí)施例方式為滿足不斷革新的鐵路貨車的需要，研制了新型車軸用41CrMo鋼，41CrMo鋼的化學(xué)成分如表3所不。表3 41CrMo鋼的化學(xué)成分(余量為鐵及其他不可避免的元素)
權(quán)利要求
1.一種車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，包括以下步驟 (1)一次正火溫度840-880°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至500°C以下； (2)二次正火溫度800-840°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至250°C以下； (3)回火溫度660-690°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述一次正火溫度860-870°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻500°C以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述二次正火溫度820-830°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至250°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述回火溫度670-680°C，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述一次正火冷卻速度為將車軸鋼在40-60min冷卻至500°C以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述二次正火冷卻速度為將車軸鋼在80-120min冷卻至250°C以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述車軸鋼的熱處理工藝，其特征在于，所述一次正火和二次正火的升溫速度為2-10°C /min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種車軸鋼的熱處理工藝。車軸鋼的熱處理工藝包括以下步驟(1)一次正火溫度840-880℃，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至500℃以下；(2)二次正火溫度800-840℃，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至250℃以下；(3)回火溫度660-690℃，保溫時(shí)間3-5小時(shí)，然后冷卻至室溫。本發(fā)明還公開了一種車軸采用上述熱處理工藝制備而成。本發(fā)明解決了現(xiàn)有41CrMo鋼沒有與之配合的熱處理工藝的問題，使41CrMo鋼在保證強(qiáng)度的同時(shí)，提高了車軸鋼的韌性，使熱處理得到的車軸的綜合性能得到大幅提升。
文檔編號(hào)C22C38/46GK103014296SQ20121055592
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者王皓, 溫寶利, 鄒本仁, 秦曉鋒, 李輝, 唐振英 申請(qǐng)人:齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司