[發明專利]車軸鋼的熱處理工藝

在審

• 申請號: 201410771646.X
• 申請日: 2014-12-13
• 公開（公告）號: CN105779719A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 范勤德
• 申請（專利權）人: 青島勤德索具有限公司
• 主分類號: C21D6/00
• 分類號: C21D6/00;C21D1/18;C21D1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及冶金技術，尤其涉及一種車軸鋼的熱處理工藝。

背景技術

車軸是鐵路貨車的關鍵走行部件，其性能是保證車輛安全運行的必要條件，關乎國家鐵 路運輸安全。目前各國的鐵路貨車車軸基本上都是采用上世紀90年代研制出LZ50鋼車 軸，而鐵路貨車的軸重已從原來的21t、25t升級到現在的35.7t，現有LZ50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)已經無法滿足不斷提速、重載鐵路貨車 的需要。

發明內容

本發明的目的在于，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，以實 現制備得到的車軸具有高強度和高韌性的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種車軸鋼的熱處理工藝，包括以下步 驟：

(1)一次正火：溫度840-880℃，保溫時間3-5小時，然后冷卻至500℃以下；

(2)二次正火：溫度800-840℃，保溫時間3-5小時，然后冷卻至250℃以下；

(3)回火：溫度660-690℃，保溫時間3-5小時，然后冷卻至室溫。

進一步地，所述一次正火：溫度860-870℃，保溫時間3-5小時，然后冷卻500℃以下。

進一步地，所述二次正火：溫度820-830℃，保溫時間3-5小時，然后冷卻至250℃以 下。

進一步地，所述回火：溫度670-680℃，保溫時間3-5小時，然后冷卻至室溫。

進一步地，所述一次正火冷卻速度為將車軸鋼在40-60min冷卻至500℃以下。

進一步地，所述二次正火冷卻速度為將車軸鋼在80-120min冷卻至250℃以下。

進一步地，所述一次正火和二次正火的升溫速度為2-10℃/min。

本發明的另一個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 化，且強度高、韌性高的41CrMo鋼車軸，滿足不斷提速、重載鐵路貨車的需要。

具體實施方式

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鋼的化學成 分如表3所示。

表341CrMo鋼的化學成分(余量為鐵及其他不可避免的元素)

碳成分是影響鋼材性能的重要元素，碳含量的增加雖然可以對鋼材起到很好的強化作 用，但卻顯著降低了鋼材的韌性，為了提高鐵路行車安全性，本發明車軸用鋼適當降低了組 分中的碳含量，并在降低碳含量的同時，通過合金化來提高車軸鋼的強度。優選地，所述車 軸鋼中C0.38-0.41％。

在降低車軸鋼組分中的碳含量的同時調低Si、Mn元素含量上限，可提高鋼的韌性。優 選地，所述車軸鋼中Mn0.60-0.70％。本發明車軸鋼包含0.90-1.2％的Cr，可增加車軸鋼 的淬透性，促使淬火及回火后的車軸截面上獲得較均勻的組織，使其具有抗腐蝕抗氧化、抗 酸、耐磨和耐疲勞的優點。

優選的，車軸鋼中Cr1.0-1.1％，但在車軸鋼中添加Cr元素會使車軸鋼在250-450℃的 回火脆性敏感性增強，即回火脆性轉變溫度上升的同時，韌性破斷的沖擊值和斷裂韌性值下 降，本發明通過回火后風冷，來消除回火脆性。通過向車軸鋼中添加0.15-0.30％的Mo，可 促使晶粒進一步細化，提高車軸鋼的力學性能，優選的，所述車軸鋼中Mo0.20-0.25％。增加 Cr和Mo元素含量，有利于補充鋼強度的下降，同時提高韌性和延展性。

本發明車軸鋼包含0.10-0.25％的Ni，在提高鋼強度的同時，可提高車軸鋼的抗酸性和 韌性，提高韌性的機理是使材料基體在低溫下易于交叉滑移。

本發明車軸鋼包含0.020-0.050％的Alt，和0.07-0.12％的V，可以避免因晶粒度粗 化，車軸在正火時出現粗晶組織的質量問題，使鋼中形成足夠細小彌散分布的難熔化合物 -ALN(氮化鋁)，和細小、彌散的碳、氮化物V(C、N)一起阻止奧氏體晶粒長大，本發明車軸 鋼晶粒度級別＞6級，比LZ50鋼晶粒度水平高1-2級。對Al元素含量控制的加嚴，保 證了鋼水的脫氧量，同時保證了鋼水中適量的氮化鋁，細化晶粒的同時又不影響鋼的韌性。V 元素的添加還可提高鋼的強度和韌性。