車軸鋼的熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及冶金技術(shù),尤其設(shè)及一種車軸鋼的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 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升級到現(xiàn)在的35. 7t,現(xiàn)有L Z50鋼車軸的 初性(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。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于,針對上述熱處理工藝的問題,提出一種車軸鋼的熱處理工藝, W實(shí)現(xiàn)制備得到的車軸具有高強(qiáng)度和高初性的優(yōu)點(diǎn)。
[0004] 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W下 步驟: 陽0化](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 W下;
[0006] (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 W下;
[0007] 做回火:溫度660-690°C,保溫時(shí)間3-5小時(shí),然后冷卻至室溫。
[0008] 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 W 下。
[0009] 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 W下。
[0010] 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。
[0011] 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 W下。
[0012] 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 W下。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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、初性高的41CrMo鋼車軸,滿足不斷提速、重載鐵路貨車的需要。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 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所示。
[0017] 表3 41CrMo鋼的化學(xué)成分(余量為鐵及其他不可避免的元素)
[0018]
[0019] 碳成分是影響鋼材性能的重要元素,碳含量的增加雖然可W對鋼材起到很好的強(qiáng) 化作用,但卻顯著降低了鋼材的初性,為了提高鐵路行車安全性,本發(fā)明車軸用鋼適當(dāng)降低 了組分中的碳含量,并在降低碳含量的同時(shí),通過合金化來提高車軸鋼的強(qiáng)度。優(yōu)選地,所 述車軸鋼中C 0. 38-0. 41%。
[0020] 在降低車軸鋼組分中的碳含量的同時(shí)調(diào)低Si、Mn元素含量上限,可提高鋼的初 性。優(yōu)選地,所述車軸鋼中Mn 0.60-0. 70%。本發(fā)明車軸鋼包含0.90-1. 2%的化,可增加 車軸鋼的澤透性,促使?jié)苫鸺盎鼗鸷蟮能囕S截面上獲得較均勻的組織,使其具有抗腐蝕抗 氧化、抗酸、耐磨和耐疲勞的優(yōu)點(diǎn)。 W21] 優(yōu)選的,車軸鋼中化1.0-1. 1 %,但在車軸鋼中添加化元素會使車軸鋼在 250-450°C的回火脆性敏感性增強(qiáng),即回火脆性轉(zhuǎn)變溫度上升的同時(shí),初性破斷的沖擊 值和斷裂初性值下降,本發(fā)明通過回火后風(fēng)冷,來消除回火脆性。通過向車軸鋼中添加 0. 15-0. 30%的Mo,可促使晶粒進(jìn)一步細(xì)化,提高車軸鋼的力學(xué)性能,優(yōu)選的,所述車軸鋼中 MoO. 20-0. 25%。增加化和Mo元素含量,有利于補(bǔ)充鋼強(qiáng)度的下降,同時(shí)提高初性和延展 性。
[0022] 本發(fā)明車軸鋼包含0. 10-0. 25%的Ni,在提高鋼強(qiáng)度的同時(shí),可提高車軸鋼的抗 酸性和初性,提高初性的機(jī)理是使材料基體在低溫下易于交叉滑移。
[0023] 本發(fā)明車軸鋼包含0. 020-0. 050%的Alt,和0. 07-0. 12%的V,可W避免因晶粒度 粗化,車軸在正火時(shí)出現(xiàn)粗晶組織的質(zhì)量問題,使鋼中形成足夠細(xì)小彌散分布的難烙化合 物-ALN(氮化侶),和細(xì)小、彌散的碳、氮化物V(C、腳一起阻止奧氏體晶粒長大,本發(fā)明車 軸鋼晶粒度級別>6級,比LZ 50鋼晶粒度水平高1-2級。對Al元素含量控制的加嚴(yán),保 證了鋼水的脫氧量,同時(shí)保證了鋼水中適量的氮化侶,細(xì)化晶粒的同時(shí)又不影響鋼的初性。 V元素的添加還可提高鋼的強(qiáng)度和初性。
[0024] 添加并控制化、化、Mo元素的含量,能提高鋼的耐磨性和耐腐蝕性。降低P、S含 量,為使車軸具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能,除合理選用41CrMo鋼和車軸 成形工藝外,合理的熱處理工藝也是必不可少的。鋼的熱處理工藝是將金屬材料放在一定 的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻,通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一 種金屬熱加工工藝。
[00巧]本發(fā)明提供了一種車軸鋼的熱處理工藝,具體的提供了一種車軸41CrMo鋼的熱 處理工藝,包括W下步驟:
[00%] 首先將41CrMo鋼鍛壓成型,然后依次對鍛壓成型的鋼件進(jìn)行一次正火、二次正火 和一次回火;
[0027] 一次正火:將車軸鋼在溫度840-880°C,保溫3-5小時(shí),然后冷卻至500°C W下;優(yōu) 選的,所述一次正火:將車軸鋼在溫度860-870°C,保溫3-5小時(shí),然后冷卻至500°C W下; 上述一次正火冷卻速度為將車軸鋼在40-60min冷卻至500°C W下,W使車軸鋼快速的冷卻 至奧氏體W下,利于晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化。該冷卻時(shí)間可根據(jù)車軸的粗細(xì)進(jìn)行調(diào) 節(jié)。在鋼件受熱均勻的前提下,為了縮短車軸鋼的熱處理周期,本發(fā)明中一次正火的升溫速 度為 4°C /min。
[0028] 二次正火:將車軸鋼在溫度800-840°C,保溫3-5小時(shí),然后冷卻至250°C W下;優(yōu) 選的,所述二次正火:將車軸鋼在溫度820-830°C,保溫時(shí)間3-5小時(shí),然后冷卻至250°C W 下;上述二次正火冷卻速度為將車軸鋼在80-120min冷卻至250°C W下,該冷卻時(shí)間也可根 據(jù)車軸的粗細(xì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0029] 在鋼件受熱均勻的前提下,為了縮短車軸鋼的熱處理周期,本發(fā)明中二次正火的 升溫速度為4°C/min。本發(fā)明車軸采用兩次正火原因:鍛造產(chǎn)品由于鍛造加熱溫度過高,且 一般不進(jìn)行精確控制,因此鍛造后鍛件中的組織和晶粒度是非常不均勻的,通過第一次正 火,調(diào)整鍛造的組織和晶粒度,使其均勻化,之后采用溫度稍低于一次正火的溫度進(jìn)行二次 正火,W進(jìn)一步提高鍛件的性能。
[0030] 回火:將車軸鋼在溫度660-690°C,保溫3-5小時(shí),然后冷卻至室溫。優(yōu)選的所述 回火:將車軸鋼在溫度670-680°C,保溫時(shí)間3-5小時(shí),然后冷卻至室溫。
[0031] 還可W理解,上述冷卻可W采用空冷、水冷、噴霧冷卻或其他常規(guī)冷卻方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
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。
【專利摘要】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。
【IPC分類】C21D6/00, C21D1/18, C21D1/28
【公開號】CN105714045
【申請?zhí)枴緾N201410740454
【發(fā)明人】秦海鵬
【申請人】青島泰威機(jī)床有限公司