[發(fā)明專利]一種高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011115330.7
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112210722A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 毛亞男;鄒強(qiáng);劉學(xué)華;趙海;鐘斌;宮彥華;高偉;萬志健;姚三成
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鞍山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/24;C22C38/60;B21H1/08;C21D9/34;C22C33/04
• 代理公司: 馬鞍山市金橋?qū)＠碛邢薰?34111
• 代理人: 文香達(dá)

本發(fā)明公開了一種高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法，涉及車輪制造技術(shù)領(lǐng)域。該高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法，原料化學(xué)成分重量百分比為：C 0.57?0.67wt.％、Si 0.75?1.00wt.％、Mn 0.60?1.20wt.％、P≤0.03wt.％、S 0.035?0.045wt.％、Cr 0.25?0.30wt.％、V 0.04?0.09wt.％、Al 0.01?0.02wt.％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。該高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法，通過工藝和配方的改良，使得生產(chǎn)出的車輪相比傳統(tǒng)貨車車輪鋼(國內(nèi)CL65材質(zhì)鋼和國外的AAR?B材質(zhì)車輪鋼)，在碳含量水平基本相當(dāng)?shù)那疤嵯拢軌蝻@著提高車輪輪輞強(qiáng)度和硬度，機(jī)械性能指標(biāo)可以達(dá)到甚至超過高碳車輪鋼(國內(nèi)CL70材質(zhì)鋼和國外的AAR?C材質(zhì)車輪鋼)的水平，從而有效提高了車輪抗磨損性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輪制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法。

背景技術(shù)

我國鐵路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展迅猛，已成為我國發(fā)展成就的重大標(biāo)志之一，其中，重載運(yùn)輸已經(jīng)成為鐵路發(fā)展的重要方向。重載運(yùn)輸以提高單車載重為主要標(biāo)志，是提高鐵路貨運(yùn)運(yùn)能、運(yùn)效的最有效手段。重載車輪運(yùn)用條件苛刻，承受高的輪軌接觸應(yīng)力和制動熱負(fù)荷，造成車輪踏面圓周磨耗加大。目前普遍認(rèn)知認(rèn)為提高強(qiáng)硬度指標(biāo)對重載車輪運(yùn)行服役有利，正因為如此，從改善和提高車輪使用性能的角度出發(fā)，對車輪強(qiáng)硬度等級提出更高的要求。

通過增加車輪鋼種碳元素含量可以達(dá)到提高車輪強(qiáng)硬度的目的，但勢必會降低車輪塑性、韌性，從而影響車輪的安全性能。通過微合金化處理是改善車輪用鋼綜合性能的手段之一。微合金的加入致使車輪異常組織深度增加，常規(guī)的冷速已經(jīng)不能滿足車輪的組織要求，本發(fā)明采用緩慢冷卻與快速冷卻相結(jié)合的新工藝，選擇合適的緩慢冷卻(即換熱系數(shù))在控制或消除踏面近表層異常組織的同時，還要保證輪輞內(nèi)部的強(qiáng)硬度水平。

此外，車輪鋼強(qiáng)硬度提高，使車輪的生產(chǎn)加工比較困難，在車輪鋼中加入易切削元素S，使車輪鋼的切削抗力減小，同時S元素本身的特性和所形成的MnS化合物起潤滑切削刀具的作用，易斷屑，減輕了磨損，從而提高了刀具的壽命和生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法，解決了在現(xiàn)有技術(shù)中，難以很好的在保證車輪強(qiáng)硬度的前提下提高車輪的塑性和韌性的問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種高硬度易切削車輪鋼及其車輪制備方法，原料化學(xué)成分重量百分比為：C 0.57-0.67wt.％、Si 0.75-1.00wt.％、Mn 0.60-1.20wt.％、P≤0.03wt.％、S 0.035-0.045wt.％、Cr 0.25-0.30wt.％、V 0.04-0.09wt.％、Al 0.01-0.02wt.％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素，具體操作如下：

S1、進(jìn)行電爐冶煉連鑄工序；

S2、進(jìn)行切錠軋制工序；

S21、連鑄圓坯切成一定長度的鋼錠，在加熱爐加入一定時間后，采用車輪軋機(jī)軋制成最大直徑1250mm的車輪；

S22、其中，鋼坯的加入溫度設(shè)計如下：根據(jù)奧氏體去內(nèi)熱力學(xué)平衡方程式，計算MnS的析出溫度為1435℃，即在該溫度下開始大量析出。當(dāng)溫度在1000-1300℃時，隨著溫度的增加，連續(xù)的長條狀MnS碎化成不連續(xù)的短小的MnS夾雜。因此，熱成型加熱溫度按1250-1300℃控制，當(dāng)熱成型結(jié)束后，確保其溫度讓在1000℃以上并保溫2-8小時，形成不連續(xù)的短小的MnS夾雜物。

S3、進(jìn)行熱處理工序，具體操作如下：