[發明專利]一種寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪及其制造方法

在審

• 申請號: 201810639729.1
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN108707831A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 張明如;趙海;謝世紅;肖鋒;方政;張峰
• 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: C22C38/04
• 分類號: C22C38/04;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/44;C22C38/42;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/54;C21D9/34;C21D1/18;B60B17/00
• 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

本發明公開了一種寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪及其制造方法。其化學成分為：C 0.05?0.30％、Ni 0.50?1.50％、Cr 0.01?1.20％、Mn 0.70?2.10％、Si 0.20?1.00％、W0.01～1.00％、Mo 0.05?0.60％、Cu 0.01?0.80％、V 0.01?0.20％、Nb 0.001?0.20％、B 0.0001?0.0350％、RE 0.001?0.040％、P≤0.020％、S≤0.020％，其余為Fe和不可避免的殘余元素；且2.0％≤Mn+Cr≤3.0％。本發明采用C?Ni?Mn?Cr?Mo新的合金設計體系和合金化原理，車輪成型后，經先進的熱處理后輪輞獲得無碳化物貝氏體組織結構，車輪具有優異的綜合力學性能、耐腐蝕性能和服役性能，尤其具有較高的低溫韌性和低溫斷裂韌性，滿足低溫環境下性能和服役安全性要求，適合在苛刻條件下嚴寒地區使用。

技術領域

本發明屬于軌道交通技術領域，涉及一種寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪及其制造方法，具體涉及一種寒冷苛刻服役環境下，最低服役溫度為-60℃寒冷苛刻服役環境軌道交通用無碳化物貝氏體鋼車輪及其制造方法。

背景技術

車輪是軌道交通的“鞋子”，是最重要行走部件之一，直接影響運行的安全，尤其是客運車輪、高速車輪對韌性指標要求尤為苛刻，特別是寒冷苛刻服役環境下，車輪各項韌性指標不低于常規溫度條件下的韌性指標。傳統車輪鋼為中高碳鐵素體-珠光體鋼，韌脆轉變溫度在零攝氏度左右。目前高速列車投入使用的國家和地區主要為歐洲、日本和中國。從運用環境溫度來看，我國的高速車輪室外環境溫度最低，例如哈哈爾濱-大連線、齊齊哈爾-哈爾濱線、佳木斯-哈爾濱線，等等，環境溫度冬季達到-40℃。因此，我國在高速車輪材料自主化創新時綜合考慮了環境溫度，設計出的高速車輪具有較好的低溫韌性，綜合性能也要優于歐洲車輪EN13262標準中ER8材質車輪。

目前，俄羅斯計劃修建莫斯科到喀山高鐵，環境最低溫度達到-60℃以下，這對材料是極其嚴格的考驗，目前國內外均無相關研究。也提不出-60℃高速車輪材料的技術指標，尤其是韌性指標。如果能夠設計出一種全新的材料，使在低溫下的韌性水平能夠達到鐵素體-珠光體鋼車輪材料在常溫下的韌性水平，即能確保其低溫服役安全性。

車輪各部位名稱及其與鋼軌接觸示意圖見圖1，進口ER8車輪(EN13262標準)主要技術指標要求見表1，輪輞低溫下韌性指標水平見表2。可見，低溫條件下車輪韌性急劇下降。材料內部一旦出現裂紋源，很容易擴展、開裂，造成行車安全事故。

表1進口ER8車輪主要技術要求

表2進口ER8車輪輪輞低溫韌性水平

發明內容

本發明的目的在于提供一種寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪，利用Ni作為主要無碳化物貝氏體形成元素，采用C-Ni-Mn-Cr-Mo系，獲得無碳化物貝氏體金相組織。

本發明還提供了一種寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪的制造方法，使具有高的強度和韌性，尤其具有高的低溫沖擊韌性和斷裂韌性，以及適合軌道交通用鋼軌、車軸及其它類似部件的鋼種設計和生產制造方法與應用。

本發明采取的技術方案為：

一種寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪，所述寒冷苛刻服役環境下軌道交通用貝氏體鋼車輪含有以下重量百分比的化學成分C 0.05-0.30％、Ni 0.50-1.50％、Cr 0.01-1.20％、Mn 0.70-2.10％、Si 0.20-1.00％、W0.01～1.00％、Mo 0.05-0.60％、Cu0.01-0.80％、V 0.01-0.20％、Nb 0.001-0.20％、B 0.0001-0.0350％、RE 0.001-0.040％、P≤0.020％、S≤0.020％，其余為Fe和不可避免的殘余元素；且2.00％≤Mn+Cr≤3.00％。