[發明專利]一種提高硬度均勻性和降低異常組織深度的城市軌道用中碳車輪鋼

有效

• 申請號: 202011041935.6
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112251667B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 徐康;肖峰;陳剛;張磊;魯松;程德利
• 申請（專利權）人: 寶武集團馬鋼軌交材料科技有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C21D1/18;C21D6/00;C21D9/34;C21D11/00
• 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

本發明提供了一種提高硬度均勻性和降低異常組織深度的城市軌道用中碳車輪鋼及其熱處理方法，車輪成分：0.555≤C＜0.595％、Mo 0.05?0.08％、Si 0.20?0.40％、Mn 0.60?0.80％、P≤0.02％、S≤0.015％，其余為Fe和不可避免的雜質元素；C含量0.555≤C＜0.565％車輪，回火溫度460?480℃；C含量0.565≤C＜0.575％車輪，回火溫度470?490℃；C含量0.575≤C＜0.585％的車輪，回火溫度480?500℃；C含量0.585≤C＜0.595％車輪，回火溫度490?510℃。采用上述工藝縮小硬度差；添加Mo，降低異常組織深度。

技術領域

本發明屬于城市軌道用車輪技術領域，尤其是涉及一種提高硬度均勻性和降低異常組織深度的城市軌道用中碳車輪鋼及其熱處理方法。

背景技術

車輪的硬度均勻性和異常組織存在與否是評價車輪質量控制能力和水平的重要指標，對車輪的服役性能有直接和重要的影響。

隨著車輪市場競爭日益激烈，客戶對車輪性能的要求越來越高，往往提出高出技術條件很多的要求，如城市軌道用車輪，在車輪發生失圓、偏磨、異常磨耗、剝離等質量異議時，硬度均勻性水平和異常組織存在與否往往成為客戶質疑的重點。

從城市軌道用車輪研發看，基本采用中碳鋼，通過提高車輪的硬度均勻性來提高車輪的耐磨性。異常組織對車輪早期使用性能(剝離、磨損)有不利影響，是很多標準和客戶技術條件所不允許存在的。國內主機廠以及地鐵運營商也都增加了車輪踏面組織控制的技術要求，可見，客戶對車輪異常組織的重視程度越來越高，因此車輪加工時需將異常組織加工掉，熱處理后車輪異常組織深度越小，加工量越少，成本越低，同類產品市場競爭力越高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高硬度均勻性和降低異常組織深度的城市軌道用中碳車輪鋼，實現提高硬度均勻性水平和降低異常組織深度的目標。

本發明另目的在于提供一種高硬度均勻性和降低異常組織深度的城市軌道用中碳車輪鋼的熱處理方法。

本發明具體技術方案如下：

一種提高硬度均勻性和降低異常組織深度的城市軌道用中碳車輪鋼，包括以下質量百分比成分：C 0.30-0.60％、Mo≤0.08％、Si≤0.40％、Mn≤0.80％、P≤0.02％、S≤0.015％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。

進一步的優選的：0.555≤C＜0.595％、Mo 0.05-0.08％、Si 0.20-0.40％、Mn0.60-0.80％、 P≤0.02％、S≤0.015％，其余為Fe和不可避免的雜質元素。

本發明各成分及含量設計原理如下：

車輪鋼C含量高的材料(如C含量達到0.65％以上)，由于具有很高的硬度，所以耐磨性較好，而且抗接觸疲勞性能較好，但是材料的韌性會下降，而且抗剝離性能的首要考慮對象——冷熱疲勞性能較差，所以抗剝離性能會很差。C含量低的材料(如C含量小于0.50％)，韌性很好，而且冷熱疲勞性能很好，但是耐磨性能、接觸疲勞性能不好，作為列車車輪材料，會影響車輪的使用壽命。因此對于城市軌道用車輪鋼，適當的C含量，可以在保證材料的硬度和耐磨性的前提下，提高材料的抗剝離性能，滿足高性能列車對車輪材料的要求。在結合以往研究，C控制在0.30-0.60％，優選的，控制在0.56-0.59％左右的碳含量可以獲得較好的硬度同時韌性留有一定余量。

車輪鋼Si提高車輪鋼強度，改善先共析鐵素體和珠光體的硬度，并能提高車輪鋼抗滑動(制動)剝離性能，但隨Si含量提高，車輪鋼塑性和沖擊性能有所降低，淬透性和淬硬組織也隨之增加，車輪可加工性能有所降低。因此本發明將Si含量控制在≤0.40％，優選的，控制在0.20-0.40％。