[發明專利]高速鐵路車輛用電機轉軸材料成分配方及熱處理方法

有效

• 申請號: 201210157365.6
• 申請日: 2012-05-21
• 公開（公告）號: CN102747288A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 佘毅赟;陳玲;朱志斌;段怡雄
• 申請（專利權）人: 株洲天力鍛業有限責任公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C21D1/25;C21D1/18
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

該發明涉及一種金屬材料及其熱處理工藝方法，具體涉及一種高速鐵路用電機轉軸材料的化學成分設計和熱處理方法，屬于材料工程領域。

背景技術

高速鐵路是指最高運行速度在200km/h以上的鐵路。目前中國的高速鐵路正在快速的發展。高速鐵路運營具有速度快和負荷高的特點，一般車輛運行速度都在200km/h以上，這就使得高速鐵路的安全問題顯得尤為重要。尤其是高速鐵路用電機轉速快，轉軸承受的扭轉力矩很大，在變速過程中還需要承受變化的扭轉力，容易發生疲勞失效。故一般高速鐵路車輛的轉軸性能要求都比較高。

另一方面，高速鐵路車輛的運營是嚴格按照班次排列的，一旦中途出現故障，容易延誤班期，影響正常行車，如中途故障未得到及時處理甚至可能釀成重大的行車事故，危急乘客的生命和財產安全。高速鐵路車輛電機轉軸的訂貨技術要求（在φ150圓棒料的1/2半徑處取樣）：抗拉強度σb≥834MPa，屈服強度σs≥686MPa，延伸率δ5≥16%，斷面收縮率Z≥50%，縱向沖擊功Aku2≥78J/cm2，表面硬度范圍HB255~321。常規35CrMo因熱處理的淬透性不高，表面和心部機械性能存在很大的差異，在熱處理生產時材料熱在熱處理后標準機械性能中的屈服強度要求較難達到。生產過程中經常出現熱處理需要返工的問題，造成能源的浪費，有時甚至出現多次熱處理后仍不能達到標準要求?？蛻粢髮Ξa品熱處理后的機械性能進行復檢。由于轉軸原材料本身存在差異性（鋼鐵冶煉過程造成的偏析，內部存在缺陷，最終熱處理前預處理的差異），且因常規35CrMo很難達到機械性能要求，時常還會出現最終熱處理后檢驗試棒性能合格了，但復檢試棒性能不合格，導致產品最終無法使用。

發明內容

本發明的目的在于解決常規35CrMo鋼因淬透性不高，心部和表面機械性能差異很大，用其生產的高鐵動車電機轉軸1/2半徑位置處試樣的機械性能無法穩定的達到200km/h以上高速鐵路上電機轉軸所需的機械性能要求（主要表現在屈服強度達不到要求）的不足，提供一種能滿足高速鐵路上電機轉軸所需機械性能要求的電機轉軸材料，及其熱處理方法。

為了達到此目的，本發明釆用的技術方案是，一種高速鐵路電機轉軸材料，采用35CrMo鋼，并對其組分進行適當調整，對材料進行有益的成分設計使之經熱處理后能夠穩定的達到高速鐵路用電機轉軸的性能要求；高速鐵路車輛用電機轉軸材料化學成分組成如下表所述：

其余為Fe元素。

所述的高速鐵路車輛用電機轉軸材料的熱處理方法包括如下步驟：

（1）???預處理：將高速鐵路車輛用電機轉軸材料加熱至870℃-900℃，保溫4-6小時后，出爐空冷。

（2）???淬火：將預處理后的電機轉軸材料加熱至830℃-880℃。保溫3-4小時之后，放入水中或鹽水中冷卻。

（3）???回火：將淬火后的電機轉軸材料加熱至530℃-580℃，保溫3-6小時之后，出爐水冷。

本發明的有益效果：本發明通過調整高速鐵路電機轉軸材料成分，有效改變了其內部金相結構，尤其是在常規的35CrMo基礎上通過加入低劑量的合金元素釩，使材料的淬透性得到提高，從而使得熱處理后材料心部的機械性能和表面的機械性能能更加接近，也使得二分之一半徑處的屈服強度得到很大的提高。使用本發明的材料熱處理生產后極少出現一次熱處理機械性能不合格的現象。調質合格后，任意抽取同熱處理爐的試棒進行復檢不再出現復檢試樣機械性能不合格的現象；使得軸的結構性能得到很大的改善，配合采用本發明熱處理后的轉軸毛坯其強度、塑性、韌性、疲勞性能均能滿足高速鐵路電機轉軸的技術要求，某些參數甚至大大優于標準要求。由此發明生產的轉軸目前廣泛應用于350km/h的高速動車的電機上，產品性能優異，質量穩定。

附圖說明

圖?1?為熱處理后的高速鐵路車輛用電機轉軸：Φ150試棒1/2半徑處的金相組織照片。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明做進一步的描述。