[發(fā)明專(zhuān)利]一種含釩城軌地鐵用車(chē)軸及其熱處理工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010211319.4
• 申請(qǐng)日: 2020-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111376652A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于文壇;汪開(kāi)忠;劉學(xué)華;張艷;胡芳忠;戴俊;謝世紅;童樂(lè)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B60B35/00
• 分類(lèi)號(hào): B60B35/00;C21D6/00;C21D9/28;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/54;C22C38/58
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發(fā)明提供了一種含釩城軌地鐵用車(chē)軸及其熱處理工藝，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述車(chē)軸成分C：0.32?0.38％，Si：0.20?0.40％，Mn：1.30?1.60％，Cr：0.20?0.50％，Ni：0.10?0.20％，Mo：0.10?0.20％，V：0.05?0.10％，Ca：0.001?0.005％；B：0.0015?0.0030％，P≤0.010％，S≤0.008％，T[O]≤0.0010％，Als：0.015?0.035％，余量為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明采用“正火+調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)”熱處理后，具有強(qiáng)度高、抗疲勞性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金鋼領(lǐng)域，具體涉及一種含釩城軌地鐵用車(chē)軸及其熱處理工藝。

背景技術(shù)

車(chē)軸是各種車(chē)輛中涉及安全的最重要的運(yùn)動(dòng)和承載部件之一。由于車(chē)軸承受著動(dòng)載荷，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，如彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷、彎扭復(fù)合載荷，并受到一定沖擊，特別是城軌地鐵車(chē)軸，其受力狀態(tài)更為復(fù)雜。因此，城軌地鐵車(chē)軸在服役過(guò)程中可能會(huì)因?yàn)槠凇澢⑴まD(zhuǎn)或拉伸應(yīng)力等而發(fā)生斷裂，其中疲勞斷裂是高速車(chē)軸的普遍斷裂形式。為確保車(chē)輛的安全運(yùn)行，城軌地鐵車(chē)軸必須具有足夠的可靠性和疲勞安全系數(shù)。城軌地鐵車(chē)軸材料是決定車(chē)軸使用壽命和可靠性的關(guān)鍵因素之一，因此，國(guó)內(nèi)外十分重視對(duì)城軌地鐵車(chē)軸用鋼的研發(fā)和疲勞性能的研究。

隨著城市軌道交通的快速發(fā)展，對(duì)車(chē)軸的需要急劇增加，目前國(guó)內(nèi)外，特別是歐洲、亞洲市場(chǎng)仍主要采用標(biāo)準(zhǔn)EN13261里的EA1N和EA4T材質(zhì)車(chē)軸，該標(biāo)準(zhǔn)雖然給出了這兩種材質(zhì)車(chē)軸的化學(xué)成分及力學(xué)性能要求，但沒(méi)有給出關(guān)鍵熱處理工藝參數(shù)，EA1N為正火車(chē)軸，主要用在低速城軌及地鐵車(chē)型上，疲勞強(qiáng)度較低，已不能滿(mǎn)足城軌地鐵的高速化發(fā)展需要，EA4T為合金鋼車(chē)軸，熱處理工藝為調(diào)質(zhì)熱處理，但大規(guī)格城軌地鐵車(chē)軸調(diào)質(zhì)處理后內(nèi)部的組織(存在不允許存在的鐵素體)和性能(近心部強(qiáng)度、韌性和疲勞性能偏低)，往往難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。同時(shí)Cr、Mo、Ni含量偏高，導(dǎo)致車(chē)軸成產(chǎn)成本偏高，這些均在實(shí)際應(yīng)用中受到了限制，因此，迫切需要開(kāi)發(fā)適一種經(jīng)濟(jì)型高強(qiáng)高韌及長(zhǎng)疲勞壽命的新材質(zhì)城軌地鐵車(chē)軸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種含釩城軌地鐵用車(chē)軸，采用較少的合金元素加入量，降低生產(chǎn)成本，而且具有強(qiáng)度高、抗疲勞性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明另一目的在于提供一種含釩城軌地鐵用車(chē)軸的熱處理工藝，通過(guò)設(shè)計(jì)的熱處理工藝，配合設(shè)計(jì)的化學(xué)成分，提高車(chē)軸的強(qiáng)度韌性和抗疲勞性能。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供的一種含釩城軌地鐵用車(chē)軸，含有以下重量百分比的化學(xué)成分：C：0.32-0.38％，Si：0.20-0.40％，Mn：1.30-1.60％，Cr：0.20-0.50％，Ni：0.10-0.20％，Mo：0.10-0.20％，V：0.05-0.10％，Ca：0.001-0.005％；B：0.0015-0.0030％，P≤0.010％，S≤0.008％，T[O]≤0.0010％，Als：0.015-0.035％，余量為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)。

上述各元素的作用及配比依據(jù)如下：

C：C元素是車(chē)軸鋼獲得高的強(qiáng)度、硬度所必需的。傳統(tǒng)車(chē)軸鋼中的C含量較高，如目前鐵路貨車(chē)車(chē)軸用鋼LZ50中的碳含量為0.50％左右。高的C含量雖然對(duì)鋼的強(qiáng)度、硬度等有利，但對(duì)鋼的塑性和韌性極為不利，且使屈強(qiáng)比降低、脫碳敏感性增大，惡化鋼的抗疲勞性能和加工性能。因此適當(dāng)降低鋼中的C含量，將其控制在0.40％以下。然而，淬火和高溫回火后為了獲得所需的高強(qiáng)度和所必須的疲勞性能，C含量須在0.30％以上，本發(fā)明C含量宜控制為0.32-0.38％。

Si：Si是鋼中主要的脫氧元素，具有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，但Si含量過(guò)高將使鋼的塑性和韌性下降，C的活性增加，促進(jìn)鋼在軋制和熱處理過(guò)程中的脫碳和石墨化傾向，并且使冶煉困難和易形成夾雜物，惡化鋼的抗疲勞性能。因此控制Si含量為0.20-0.40％。