[發明專利]一種高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼及其制備方法

在審

• 申請號: 201810192849.1
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108342648A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 萬志健;叢韜;陳剛;張關震;江波;陳講彪;趙海;鄒強;鐘斌;龐晉龍;宮彥華
• 申請（專利權）人: 馬鋼（集團）控股有限公司;馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/24;C21D1/18;C21D6/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼及其制備方法。所述高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼，包括如下化學成分及重量百分比：C0.67?0.77％、Si 0.15?1.00％、Mn 0.60?0.90％、Als≤0.025％、P≤0.025％、S0.006?0.020％、V 0.005?0.015％、Cr 0.10?0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。經過電爐煉鋼工序、LF爐精煉工序、RH真空處理工序、圓坯連鑄工序、切錠熱軋工序、熱處理工序、加工、成品檢測工序而形成。根據本發明的方法得到的高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼為鐵素體+珠光體組織，相比AAR?C車輪鋼，在輪輞機械性能水平基本相當的前提下，能夠顯著提高車輪輪輞低溫沖擊韌性，從而有效增強了車輪低溫下抗斷裂能力。

技術領域

本發明屬于重載鐵路貨車用高碳鋼車輪的制造領域，具體涉及一種高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼及其制備方法。

背景技術

貨運列車重載化是世界鐵道交通貨物運輸的必然趨勢，對于提高列車運輸效率、增強鐵道運輸競爭力有著重大意義。當前，國外鐵路重載貨運列車的最大軸重已達35.7t，美國、加拿大、澳大利亞等國鐵路重載列車的軸重已普遍達到了32.5t以上，瑞典、巴西等國的鐵路重載列車軸重也已提高到了30t。國外實踐證明，增大貨車軸重，實現重載運輸，是提高鐵路運輸能力、解決運能不足的有效途徑。

發展鐵路重載運輸技術的難點和重點之一是如何保證在重載運輸條件下輪軌的使用安全和使用壽命。研究結果表明，對于貨車來說，由于采用踏面制動方式，隨著車輛軸重的加大和速度的提高，導致制動力增大，車輪在制動時將承受巨大的熱載荷，同時由于制動載荷的加大，車輪滑動距離增加，加劇了輪軌間的滑動摩擦趨勢，從而使熱損傷缺陷甚至熱裂事故的發生幾率增大。

國外重載車輪主要采用AAR標準，采用高碳(0.67－0.77％)的高強度、高硬度碳素鋼車輪材料，首要的考慮是耐磨性、抗接觸疲勞強度，但材料抵抗熱損傷、內部疲勞裂紋擴展的能力較差。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼及其制備方法。相比AAR-C車輪鋼，在輪輞機械性能水平基本相當的前提下，能夠顯著提高車輪輪輞低溫沖擊韌性，從而有效增強了車輪低溫下抗斷裂能力，車輪設計安全冗余更大。

本發明采取的技術方案為：

一種高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼，包括如下化學成分及重量百分比：C0.67-0.77％、Si 0.15-1.00％、Mn 0.60-0.90％、Als≤0.025％、P≤0.025％、S 0.006-0.020％、V 0.005-0.015％、Cr 0.10-0.15％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。

進一步地，優化為包括如下化學成分及重量百分比：C 0.71-0.74％、Si0.62-0.68％、Mn 0.77-0.84％、Als≤0.017％、P≤0.009％、S 0.006-0.009％、V0.008-0.012％、Cr 0.11-0.14％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。

所述高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼的R_m≥1200MPa，Rp0.2≥820MPa，A≥16.8％，踏面下35mm處硬度等級為HV，外側面硬度等級為HB。

所述高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼的金相組織為鐵素體+珠光體，晶粒度等級為8級，這種組織在硬度水平相當時，具有最好的耐磨性。

本發明還提供了所述高韌性重載鐵路貨車用高碳車輪鋼的制備方法，包括如下步驟：

(1)電爐冶煉連鑄工序；

(2)切錠軋制工序；

(3)熱處理工序，包括淬火和回火工藝。