[發(fā)明專利]鐵路車軸用鋼及其生產(chǎn)工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210219230.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN102719749A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余大江;蔡海燕;陸明和;蔣錫軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/24
• 分類號(hào): C22C38/24;C22C38/46;C21D1/28;C21D1/18;B22D7/00
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金鋼及其生產(chǎn)工藝，特別是涉及一種鐵路車軸用合金鋼及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

在鐵路車輛結(jié)構(gòu)中，車軸主要擔(dān)負(fù)承載和運(yùn)行的功能，直接關(guān)系到鐵路運(yùn)行的安全。由于長(zhǎng)期承受交變應(yīng)力作用，故要求其具有良好強(qiáng)韌性和較高的疲勞強(qiáng)度。

隨著鐵路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，車軸用鋼逐步從碳素鋼向合金鋼轉(zhuǎn)變，車軸用低合金鋼多以碳素鋼為基礎(chǔ)，添加適量Cr、Ni、Mo等合金元素從而達(dá)到強(qiáng)韌化的效果。Cr元素在增加強(qiáng)度的同時(shí)亦能增加鋼的淬透性，促使淬火及回火后工件整個(gè)截面上獲得較為均勻的組織。Mo元素能增加材料的淬透性，促使晶粒細(xì)化，高溫回火時(shí)，有二次硬化作用，有利于提高鋼材的綜合性能。Ni元素是提高鋼材強(qiáng)韌性最有效的合金元素。

目前，我國(guó)鐵路貨車車軸大量使用的是LZ50車軸鋼。LZ50車軸鋼屬于大型鍛件用鋼，鍛造后易出現(xiàn)混晶或晶粒粗大，所以一般需要經(jīng)過(guò)兩次正火加一次回火處理，其缺點(diǎn)在于：生產(chǎn)能耗大、成產(chǎn)成本高，且車軸用鋼還存在著強(qiáng)韌性配合低等缺點(diǎn)。隨著我國(guó)鐵路貨運(yùn)朝著快速、重載方向發(fā)展，使得現(xiàn)有的LZ50車軸已不能完全滿足鐵路貨車安全運(yùn)行的要求，迫切需要開發(fā)出具有更高強(qiáng)韌性配合的車軸鋼以滿足鐵路貨運(yùn)發(fā)展的需求。

公開號(hào)為CN101497968A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種微合金化鐵路貨車車軸用鋼及其生產(chǎn)工藝，其鋼的化學(xué)成分(WT％)為，C：0.50～0.57％，Si：0.17～0.40％，Mn：0.60～1.00％，Cr：0.20～0.35％，Ni：0.18～0.40％，Mo：0.08～0.18％，Al：0.02～0.06％，Ti：0.020～0.060％，V：0.030～0.10％，S≤0.010％，P≤0.020％，B≤0.005％，CU≤0.20％，Sb≤0.010％，Sn≤0.03％，As≤0.04％，[O]≤0.0015％，[N]≤0.0060％，其采用連鑄連軋工藝。該專利申請(qǐng)采用Ni、Mo、V、Ti、B等微合金復(fù)合化的方式提高強(qiáng)度以及連鑄連軋工藝提高成材率。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN101928878A的中國(guó)專利提供了一種車軸鋼及其生產(chǎn)方法，其鋼的化學(xué)成分(重量百分含量)為：C：0.38～0.42％，Si：0.26～0.32％，Mn：0.70～0.80％，V：0.08～0.12％，N：0.015～0.02％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。其通過(guò)V元素的微合金化，并有意識(shí)地提高N含量，采用連鑄方式，在835～855℃下保溫3至4小時(shí)并在530～570℃下保溫4至6小時(shí)，以獲得屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度較好的車軸鋼。

申請(qǐng)公布號(hào)為CN101724787A的中國(guó)專利申請(qǐng)為一種車軸鋼及其制備方法，其車軸鋼的化學(xué)成分百分含量為：C：0.47～0.54％，Si：0.2～0.4％，Mn：0.7～0.9％，P≤0.02％，S≤0.02％，Al：0.02～0.04％，V：0.02～0.06％，Cr：0.15～0.3％，Ni≤0.2％，Cu≤0.2％，H≤0.00025％，O≤0.002％，N≤0.007％，余量為鐵和其他雜質(zhì)。該鋼種以50鋼為基礎(chǔ)，添加0.02～0.06％的微量V元素獲得車軸鋼坯。該鋼坯所鍛造的車軸的熱處理工藝為：850～880℃一次正火+800～820℃二次正火+500～540℃回火熱處理。

公開號(hào)為CN101497968A的中國(guó)專利申請(qǐng)和申請(qǐng)公布號(hào)為CN101928878A的中國(guó)專利均采用連鑄的生產(chǎn)工藝，該工藝對(duì)于承擔(dān)鐵路運(yùn)輸安全的車軸鋼而言，壓縮比偏低。申請(qǐng)公布號(hào)為CN101724787A的中國(guó)專利申請(qǐng)由于合金化不足而采取多一次正火工藝，增加了生產(chǎn)流程和生產(chǎn)時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鐵路車軸用鋼及其制造方法，其可以用來(lái)替代現(xiàn)有LZ50車軸及其制造工藝，該車軸用鋼具備比LZ50車軸更好的綜合性能，該制造方法改善了現(xiàn)有車軸用鋼的強(qiáng)度和韌性配合度，可以滿足鐵路車軸所需良好強(qiáng)韌性和較高疲勞強(qiáng)度的需求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所涉及的鐵路車軸用鋼的化學(xué)成分重量百分配比為：C：0.40～0.50％；Si：0.20～0.40％；Mn：0.50～1.10％；Cr：0.50～1.20％；V：0.07～0.17％；Mo：≤0.20；Ni：≤0.30％；Cu：≤0.20％；N：0.005～0.012％；Ce：0.050～0.20％；S：≤0.015％；P：≤0.02％。其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)元素的總量低于0.05％。其化學(xué)成分按照上述含量范圍設(shè)計(jì)的原因如下：