專利名稱：改善cl60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種改善鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，屬于結構鋼的熱處理工藝領域。
背景技術：
目前為止，國內外使用的車輪鋼大多以中高碳素鋼為主，由于中高碳鋼的淬透性較小，因此各國一般都選用冷卻能力較強的水作為淬火介質。根據車輪冷卻淬火方式的不同可分為三種淬火法:整體車輪淬火后回火、車輪踏面淬火后回火、立式車輪淬火后回火。我國采用最多的是車輪水平放在淬火臺上，實施踏面噴水(浸水)的一種連續(xù)淬火熱處理方式，這種方法適合大批量車輪生產。因此國內外大部分車輪生產廠家采用此種生產方法。碳鋼在熱處理過程中，根據其等溫轉變曲線和連續(xù)轉變曲線，傳統淬火共析鋼往往在晶界生成較多的先共析鐵素體組織，先共析素體強度低，硬度低，形成組織中的較軟的區(qū)域，對碳鋼的性能造成極大的影響，比如強度、塑性、疲勞強度等。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了提供一種索氏體組織層間距均勻、層間距小、強度塑性好、抗疲勞性能優(yōu)異、使用壽命長的改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，以克服現有技術的不足?；诟纳艭L60鋼車輪踏面組織和力學性能，尤其是減少晶間鐵素體的形成，細化索氏體組織團尺寸和層間距，從而提高碳素鋼車輪的強度塑性的思路，本發(fā)明是改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理方法，它是將熱加工成型后的車輪踏面的CL60鋼在810 850°C保溫30min后馬上放入水中冷卻3 5s以形成大量索氏體晶核，然后在500 540°C的熱處理爐中保溫 40min以獲得最終細索氏體組織，最后空冷至室溫。這樣熱處理后的組織為細小團尺寸和細化層間距的索氏體組織，而傳統的直接淬火回火工藝得到的組織以珠光體為主，晶界分布少量的鐵素體組織。經過新的熱處理工藝處理，CL60鋼的強度得到明顯提高，塑性降低不明顯。作為本發(fā)明的進一步改進,前述的放入水中冷卻3 5s的時候，直徑大的車輪踏面在水中冷卻保持的時間大于直徑小的車輪踏面。而且，車輪踏面在水中冷卻3 5s時使其溫度降低至低于索氏體化溫度以提高過冷度，有利于獲得大量的索氏體晶核。作為一種優(yōu)選方案，將熱加工成型后的車輪踏面在830°C保溫30min后馬上放入水中冷卻3 5s。即在810 850°C中優(yōu)選最佳溫度為830°C。為達到較好的冷卻效果，冷卻3 5s后的CL60鋼使其溫度降低至低于索氏體化溫度，該索氏體化溫度為500°C，而所述的低于索氏體化溫度的范圍優(yōu)選為300 480°C。本發(fā)明從珠光體相變驅動力的角度出發(fā)，采用大過冷再等溫方法，這樣可以顯著減少晶間鐵素體的形成，細化索氏體組織團尺寸和層間距，從而提高碳素鋼車輪的強度塑性，為顯著增加車輪的強度、疲勞壽命提供了一條新的途徑。本發(fā)明根據車輪的直徑尺寸，先將車輪踏面加熱到810 850°C以后保溫，快速放入水中數秒以便保持獲得大過冷度，再放入500°C以上的空氣爐中保溫完成索氏體化。大過冷可以使索氏體團形核率顯著增加，500°C以上的等溫使索氏體團核胚快速生長完成索氏體化，可獲得93%以上的索氏體組織，最終完成鋼絲的熱處理。經測試，采用本發(fā)明處理過的車輪踏面的索氏體組織細小均勻，CL60結構鋼經過普通淬火熱處理的力學性能為抗拉強度675MPa，屈服強度為400MPa，延伸率為12%，斷面收縮率為35%，而經過本發(fā)明的工藝熱處理后，抗拉強度可以達到1096MPa，屈服強度為910MPa，延伸率為11.2 14%，斷面收縮率為28% 31%。所以，本發(fā)明與現有技術相比，本發(fā)明能有效減小索氏體團尺寸和層間距，改善層間距的均勻性，其產品具有強度塑性高、抗疲勞性能優(yōu)異、使用壽命長等優(yōu)點。本發(fā)明對提高CL60車輪鋼線材的強塑性和疲勞壽命具有顯著作用。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。本發(fā)明的實施例:CL60鋼在830°C保溫30min后馬上放入水中冷卻3 5s，然后在500°C的熱處理爐中保溫40min，最后空冷至室溫。熱處理后的組織為細小的索氏體組織，經過新工藝熱處理后，CL60鋼的抗拉強度可以達到1096MPa，屈服強度達到910MPa，延伸率為
11.2 14%,斷面收縮率為28% 31%。當然，以上只是發(fā)明的具體應用范例，本發(fā)明還有其他的實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案 ，均落在本發(fā)明所要求的保護范圍之內。
權利要求
1.一種改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，其特征在于將熱加工成型后的CL60鋼的車輪踏面在810 850°C保溫30min后馬上放入水中冷卻3 5s以形成大量索氏體晶核，然后在500 540°C的熱處理爐中保溫40min獲得最終細索氏體組織，最后空冷至室溫。
2.根據權利要求I所述的改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，其特征在于所述放入水中冷卻3 5s的時候,直徑大的車輪踏面在水中冷卻保持的時間大于直徑小的車輪踏面。
3.根據權利要求I所述的改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，其特征在于車輪踏面在水中冷卻3 5s時使其溫度降低至低于索氏體化溫度以提高過冷度，有利于獲得大量的索氏體晶核。
4.根據權利要求3所述的改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，其特征在于所述車輪踏面在830°C保溫30min后馬上放入水中冷卻3 5s。
5.根據權利要求3所述的改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，其特征在于所述低于索氏體化溫度的范圍為300 480°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善CL60鋼車輪踏面組織和力學性能的熱處理工藝，特征是將熱加工直接淬火后的車輪踏面的CL60鋼在810～850℃保溫30min后馬上放入水中冷卻3～5s以形成大量索氏體晶核，然后在500～540℃的熱處理爐中保溫40min獲得最終細索氏體組織，最后空冷至室溫。本發(fā)明能有效減小索氏體團尺寸和層間距，改善層間距的均勻性，其產品具有強度塑性高、抗疲勞性能優(yōu)異、使用壽命長等優(yōu)點。本發(fā)明對提高CL60車輪鋼線材的強塑性和疲勞壽命具有顯著作用。
文檔編號C21D9/34GK103255283SQ20131015596
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權日2013年4月28日
發(fā)明者梁益龍, 楊明, 王攀智, 易艷良 申請人:貴州大學