[發(fā)明專利]一種車輪熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110263939.7
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113046540B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龐晉龍;陳剛;鄧榮杰;張磊;國新春
• 申請（專利權(quán)）人: 寶武集團(tuán)馬鋼軌交材料科技有限公司
• 主分類號: C21D9/34
• 分類號: C21D9/34;C21D1/18;C21D1/667;C21D11/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 吳慧

本發(fā)明公開了一種重載車輪的熱處理工藝，包括步驟a.加熱軋態(tài)車輪，步驟b.對車輪進(jìn)行淬火，步驟c.車輪回火并冷卻；重載車輪熱處理工藝中包括用于對車輪進(jìn)行淬火冷卻的淬火冷卻裝置，淬火冷卻裝置包括用于支撐車輪的托輥平臺、用于對車輪踏面和車輪輞面進(jìn)行淬火冷卻的噴嘴和為噴嘴提供淬火冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)，車輪放置在托輥平臺，噴嘴沿托輥平臺的圓周方向均勻分布，噴嘴與冷卻機(jī)構(gòu)連接，托輥轉(zhuǎn)動帶動車輪轉(zhuǎn)動，淬火冷卻液均勻的噴在車輪踏面和車輪輞面上。本發(fā)明車輪淬火冷卻方式及熱處理工藝，可使常規(guī)高碳鋼AAR?C，在保持顯微組織仍為細(xì)珠光體+少量鐵素體的前提下，使車輪同時兼?zhèn)涓哂捕取⒏唔g性、高塑性，以滿足40噸軸重的重載車輪耐磨性及安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵道車輛用車輪的熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車輪熱處理工藝。

背景技術(shù)

近年來，世界鐵路貨運(yùn)向著重載化方向快速發(fā)展，提高軸重是重載列車降低運(yùn)行成本、增加運(yùn)能的最有效措施，是今后世界各國鐵路重載運(yùn)輸?shù)内厔荨Ｖ剌d運(yùn)輸在以礦物貨運(yùn)為主的澳大利亞等國家非常普遍，其鐵路重載列車的軸重已普遍達(dá)到了35t以上，對車輪耐磨性、抗接觸疲勞強(qiáng)度的要求越來越高，其材質(zhì)主要采用高強(qiáng)度、高硬度的碳素鋼，即北美AAR M-107標(biāo)準(zhǔn)中C級鋼(0.67％-0.77％)(即AAR-C車輪，表面硬度321-363HBW)；C級微合金化鋼(即AAR-C+，其表面硬度341-388HB)；D級鋼(0.67％-0.77％)(即AAR-D車輪，表面硬度341-415HBW，延伸率＞14％)。

本次40噸軸重的重載車輪，在C含量0.67-0.77％范圍內(nèi)，不僅要求表面強(qiáng)硬度達(dá)到341-388HB的高硬度；且提出輪輞常溫沖擊功Aku5單值≥8J的高韌性要求、延伸率A＞14％的高塑性要求，其具體的力學(xué)性能如表1所示：

表1 40噸軸重重載車輪的機(jī)械性能要求

沖擊韌性是指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，反映材料內(nèi)部的細(xì)微缺陷和抗沖擊性能，沖擊韌度指標(biāo)的實(shí)際意義在于揭示材料的變脆傾向，是反映金屬材料對外來沖擊負(fù)荷的抵抗能力。為了提高車輪的抗沖擊性能，保證車輪的安全運(yùn)行，在一些國家標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定，例如：EN13262標(biāo)準(zhǔn)ER9鋼(C≤0.60％)輪輞常溫沖擊功Aku5單值≥9J，UIC 812-3-84標(biāo)準(zhǔn)R9T鋼(C≤0.60％)輪輞常溫沖擊功單值≥9J；印度IRS R-34-15標(biāo)準(zhǔn)的B級鋼(C：0.57-0.67％)常溫沖擊功單值≥9J，但《AAR M-107/M-208碳素鋼車輪標(biāo)準(zhǔn)》中對Class C、ClassD車輪鋼平未提出輪輞沖擊功要求，因此40噸軸重的高硬度重載車輪(C：0.67-0.77％)輪輞常溫沖擊功A ku5≥8J的要求高，較難滿足。

從材料學(xué)及車輪鋼的角度考慮，強(qiáng)硬度與沖擊韌性為一對相互制約的指標(biāo)，即車輪材料硬度越高，則沖擊韌性、塑性指標(biāo)相應(yīng)降低。而隨著鐵路重載貨運(yùn)的快速發(fā)展需求，屈役車輪必須具有高硬度、高強(qiáng)度的同時，其塑性、韌性指標(biāo)也相應(yīng)提高，而目前生產(chǎn)的車輪鋼無法滿足技術(shù)要求：(1)若在AAR-C級鋼基礎(chǔ)上進(jìn)行微合金化以大幅提高車輪強(qiáng)硬度，可滿足車輪表面硬度341-388HBW，但其沖擊韌性指標(biāo)明顯降低，根據(jù)AAR-C+鋼(微合金鋼)性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其A ku5單值僅能達(dá)到6J，延伸率A僅為12.5％，根本無法滿足高塑韌性要求；(2)若常規(guī)AAR M-107標(biāo)準(zhǔn)中AAR-C材質(zhì)采用車輪踏面淬火熱處理方式，其輪輞沖擊功平平值為13J，延伸率A達(dá)到16％，但表面硬度僅330HB，根本無法滿足高硬度要求，且斷面硬度、強(qiáng)度偏下限，不能滿足車輪耐磨性要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對背景技術(shù)中的情況，將高硬度、高韌性、高塑性三者協(xié)調(diào)統(tǒng)一，提供了一種重載車輪的淬火冷卻裝置，還提供了一種重載車輪熱處理工藝，通過新型熱處理手段，使得車輪同時獲得高硬度、高韌性、高塑性，且組織仍為細(xì)珠光體+少量鐵素體，從而提高重載車輪綜合性能、延長屈役壽命，具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。