本发明专利技术公开了铁路货车用高碳低合金车轮钢，其化学成分重量百分比为：C0.72～0.77%、Si0.90～1.1%、Mn0.85～0.95%、Mo0.03-0.05%、Cr0.30～0.40%、Als0.010～0.025%、P≤0.015%、S≤0.015%、其余为Fe和不可避免的杂质元素；本发明专利技术还公开了车轮的制备方法，包括热处理工序，热处理工序为：在840-860℃保温2.0-2.5小时后，空冷至室温，然后在830－850℃保温2.0-2.5小时，喷水冷却轮辋至550℃以下，轮辋内部金属以2℃/s～5℃/s的冷却速度加速冷却，最后在500－520℃回火处理4.5-5.0小时。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了铁路货车用高碳低合金车轮钢，其化学成分重量百分比为：C0.72～0.77%、Si0.90～1.1%、Mn0.85～0.95%、Mo0.03-0.05%、Cr0.30～0.40%、Als0.010～0.025%、P≤0.015%、S≤0.015%、其余为Fe和不可避免的杂质元素；本专利技术还公开了车轮的制备方法，包括热处理工序，热处理工序为：在840-860℃保温2.0-2.5小时后，空冷至室温，然后在830－850℃保温2.0-2.5小时，喷水冷却轮辋至550℃以下，轮辋内部金属以2℃/s～5℃/s的冷却速度加速冷却，最后在500－520℃回火处理4.5-5.0小时。【专利说明】
本专利技术属于铁路车轮用钢及其热处理方法，尤其涉及轴重≥40t、运行速度(100km/h的高硬度、高强度、高塑性。
技术介绍
我国现有铁路里程占世界铁路总里程的6%，却完成了世界铁路1/4的工作量，铁路货运量、客运周转量、运输密度均居世界第一。随着我国经济快速扩张，铁路货运需求不断加大，铁路货运能力远远不能满足要求，已经成为国民经济快速发展的重要制约瓶颈之一在目前铁路资源条件下，解决货运能力的当务之急是重载运输。这也是世界铁道运输的必然趋势。事实上，我国重载货运发展速度远远落后于欧美国家，美国铁路货车标准轴重已达到33t ;加拿大、巴西和澳大利亚在其主要干线均采用了轴重达30t左右的大型货车；瑞典铁路已将货车轴重提高到30t ;近年来俄罗斯铁路正在将货车轴重提高到27t，并且在加紧研究适用于35t轴重的重载货运技术。近几年来通过不断的技术进步，国内30t轴重重载货运技术已取得突破性进展，可以预见在不远的将来，国内35t乃至40t轴重重载货运必然会得到迅猛发展。但是，货运重载的发展对现有车轮材料将提出挑战性要求，这是因为轴重的增加不可避免的会引起车轮的使用条件恶化，使车轮受到的机械载荷大幅度增大，磨损、接触疲劳、辗宽等机械损伤将成为车轮使用过程中的突出问题。为适应30t轴重重载货运技术的发展，目前国内已成功开发出常规CL70材质货车车轮并已顺利通过相关认证，其服役性能明显优于现有的CL60材质货车轮，但是随着轴重的进一步增加，可以预见，将会使车轮的使用条件进一步恶化，因此，为未来35t乃至40t轴重重载技术做准备，极有必要开发出更高硬度等级的重载车轮材质，在兼顾塑性指标基本保持稳定的前提下，进一步提高车轮的强硬度性能水平，以进一步改进车轮的耐磨性能，使其能够更好的适应35t乃至40t轴重重载的需要。
技术实现思路
本专利技术提供一种铁路货车用高碳低合金车车轮钢及其制备方法，目的是在保持常规CL70车轮塑韧性的基础上提高车轮的强度、硬度性能，以获得更良好的综合性能，增强车轮的耐磨性能和抗滚动接触疲劳性能，降低对钢轨的磨耗。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为:铁路货车用高碳低合金车轮钢，其化学成分重量百分比为:C0.72 ~0.77%, Si0.90 ~1.1%, Mn0.85 ~0.95%, Mo0.03-0.05%,Cr0.30 ~0.40%, Als0.010 ~0.025%, P ≤ 0.015%, S ≤ 0.015%，其余为 Fe 和不可避免的杂质元素。本专利技术还提供铁路货车用高碳低合金车轮钢制备车轮的方法，包括冶炼工序、切锭轧制工序、热处理工序，热处理工序为:首先在840-860°C保温2.0-2.5小时后，空冷至室温，然后在830 - 850°C保温2.0-2.5小时，喷水冷却轮辋至550°C以下，轮辋内部金属以2V /s~5°C /s的冷却速度加速冷却，最后在500 - 520°C回火处理4.5-5.0小时。下面具体说明本专利技术技术方案的内容:到目前为止，国内外火车车轮用钢均为铁素体-珠光体组织的中、高碳碳素钢，这种组织在硬度水平相当时，具有最好的耐磨性，因此，本专利技术的车轮用钢应具有铁素体-珠光体组织状态。从耐磨性方面考虑，C对强、硬度贡献最大，随着碳含量的提高，将会明显提高车轮的强度硬度指标，改善车轮的耐磨性能，但其含量过高将降低车轮的韧性和塑性，因此本专利技术将C的范围确定为0.72-0.77%之间。从合金元素对性能的影响规律看，为获得高的强度硬度性能和高的塑性性能，应实施复合微合金化。因此，本专利技术重点对车轮钢中的S1、Mn、Cr、Mo、Als含量进行了设计。由化学成分与Acl、Ac3点的关系看，提高Si含量使车轮受热、冷却时不易发生奥氏体相变、马氏体转变，有助于改善车轮材料抗热损伤性能，但过高的Si会增加材料的热敏感性和脆性。因此本专利技术将Si的范围确定为0.90-1.10%之间。Mn是本专利技术中重要的强化元素，能够有效提高车轮强度硬度性能，从而提高车轮的耐磨性能，但过高Mn对车轮的综合机械性能和加工性能有不良影响，故Mn含量控制在0.85 ~0.95% 之间。Cr.Mo是次要的固溶强化元素，能够有效提高工件强硬度性能，从而提高工件的耐磨性能，但是从Cr元素对完全珠光体临界冷却速度的影响规律看，为使铁素体-珠光体组织易于获得，Cr含量应该控制在0.30-0.40%,Mo含量应该控制在0.03-0.05%。Als可以通过细化晶粒以使车轮获得较好的塑性和韧性，故Als含量控制在0.010-0.030% 之间。P和S是杂质元素，故其含量应该控制在不超过0.015%。为了实现与上述技术方案相同的专利技术目的，本专利技术还提供了一种铁路货车用高碳低合金车轮钢的制备方法，包括电炉炼钢工序、LF炉精炼工序、RH真空处理工序、圆坯连铸工序、切锭轧制工序、热处理工序、加工、成品检测工序，热处理工序为:在840-860°C保温2.0-2.5小时，空冷至室温，然后在830 - 850°C保温2.0-2.5小时，喷水冷却轮辋至550°C以下，轮辋内部金属以2°C /s~5°C /s的冷却速度加速冷却，最后在500 - 520°C回火处理4.5-5.0 小时。在上述的热处理工序中，在840-860"C保温2.0-2.5小时后，空冷至室温，室温约25°C左右，增加此步骤，可使轮辋晶粒度由轧态的2.0级左右提升至6.0级左右。与现有技术相比，本专利技术获得了以下有益效果:本专利技术制备的车轮在保持常规CL70车轮塑韧性的基础上使强度、硬度性能显著增加，有效提高了车轮的耐磨性能和抗滚动接触疲劳性能，从而获得了更良好的综合力学性能；同时，本专利技术制成的车轮能够保持原有车轮的铁素体-珠光体组织状态，不增大车轮制备的难度；另外，本专利技术制备的车轮能够有效减少钢轨的磨损，更有利于提高钢轨的使用寿命。【专利附图】【附图说明】本说明书包括以下附图，所示内容分别是:图1是常规CL70车轮轮辋金相组织；图2是本专利技术车轮轮辋金相组织；图3是实施例车轮与常规CL70钢车轮在经100万次循环后磨耗量的对比图；【具体实施方式】下面结合附图1-3及实施例1-2对本专利技术做详细的说明。实施例1-2中的车轮钢的化学成分重量百分比如表1所示，实施例1-2均采用100吨超高功率电弧炉冶炼经LF+RH精炼真空脱气后直接连铸成Φ 380mm的圆坯，经切锭、加热轧制、热处理后形成直径为915mm的车轮。实施例1:将化学成分如表1实施例1的钢水经过电炉炼钢工序、LF炉精炼工本文档来自技高网...
【技术保护点】
铁路货车用高碳低合金车轮钢，其特征在于，其化学成分重量百分比为：C?0.72～0.77%，Si?0.90～1.1%，Mn?0.85～0.95%，Mo?0.03?0.05%，Cr?0.30～0.40%，Als?0.010～0.025%，P≤0.015%，S≤0.015%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，王世付，李翔，江波，赵海，邓荣杰，钟斌，孙曼丽，
申请(专利权)人：马钢集团控股有限公司，马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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