[發明專利]一種高疲勞壽命、時速≥400公里高鐵車軸及其激光淬火方法

有效

• 申請號: 202011023323.4
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112176152B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 陳世杰;汪開忠;胡芳忠;杜松林;楊志強;吳林;郝震宇
• 申請（專利權）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D1/09
• 分類號: C21D1/09;C21D1/18;C21D1/28;C21D1/74;C21D6/00;C21D9/28;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;B60B35/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

1.一種高疲勞壽命、時速≥400公里高鐵車軸激光淬火方法，其特征在于，進行車軸全長激光淬火處理，所述激光淬火方法包括以下步驟：

1）淬火機床采用豎立式，車軸垂直放置；

2）激光器與車軸軸向垂直，激光淬火過程中光斑大小保持穩定；

3）氣體噴嘴設置多排不同角度，以保證車軸R角過渡處冷卻良好均勻；

4）淬硬層深度H選擇1.0-2.0mm，激光輸出功率P為2000-8000W，激光掃描速度v 500-1300mm/min；

所述高疲勞壽命、時速≥400公里高鐵車軸在激光淬火前，進行熱處理，所述熱處理包括正火、淬火和回火；

經激光淬火后車軸組織為均勻的馬氏體組織，表層晶粒度在12.0-12.5級；車軸疲勞強度超過690MPa，表面硬度≥630HV，表面殘余壓應力超過-800MPa。

2.根據權利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，所述正火為：加熱至890-920℃，保溫4-6h后空冷至400℃以下。

3.根據權利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，所述淬火為：加熱至880-910℃，保溫4-6h后水冷至100℃以下；水冷采用的水溫15-30℃。

4.根據權利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，所述回火為：加熱至600-660℃，保溫6-8h后空冷至100℃以下。

5.根據權利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，步驟3）中，氣體噴嘴與車軸下端夾角范圍為90°-150°。

6.根據權利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，步驟3）中，激光淬火時用惰性氣體進行冷卻，惰性氣體選自氬氣、氮氣或其他惰性氣體，氣壓≥0.20MPa，冷卻時間應保證冷卻充分，冷卻后表面溫度＜100℃。

7.根據權利要求1所述的激光淬火方法，其特征在于，淬硬層深度H計算方法為：H=kP/(S·v)，其中k為與鋼種及熱處理狀態有關的常數，單位mm⁴/(min·W)，取值范圍14-18， P為激光功率，單位：W，v為掃描速度，單位mm/min，S為光斑面積，單位：mm²。

8.一種高疲勞壽命、時速≥400公里高鐵車軸，其特征在于，采用權利要求1-7任一項所述激光淬火方法生產得到，所述高疲勞壽命、時速≥400公里高鐵車軸包括以下重量百分比成分：C 0.25%-0.30%、Si 0.22%-0.38%、Mn 0.65%-0.85%、P 痕量-0.010%、S 痕量-0.010%、Cr 0.90%-1.20%、Mo 0.20%-0.30%、Ni 0.50%-1.50%、V≤0.06%、Al 0.010%-0.040%、Cu≤0.20%，其余為Fe和其它不可避免的雜質。

9.根據權利要求8所述的高疲勞壽命、時速≥400公里高鐵車軸，其特征在于，所處高鐵車軸表面硬度≥630HV，表面殘余壓應力超過-800MPa，疲勞強度超過690MPa。