一种车轮钢，其热处理方法以及用途技术

本发明专利技术涉及一种车轮钢，其热处理方法以及用途，车轮钢含有化学成分重量百分比为：C 0.57-0.67％、Si≤1.00％、Mn≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。用于制造铁路货车车轮。热处理方法包括如下步骤：(1)车轮随炉升温至850～870℃；(2)保温；(3)轮辋喷水冷却；(4)在辐板中部温度降至730～740℃时，对辐板部位进行风冷；(5)空冷；(6)加热，回火，保温。采用本发明专利技术热处理后的碳含量为0.57-0.67％的铁路货车车轮在使得强度与常规中、高碳钢车轮相当的基础上，辐板冲击性能显著提高，从而获得了良好的综合力学性能，从而提高车轮使用安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁道车辆用辗钢车轮制造领域，具体涉及轴重25t～30t，运行速度≤120km/h的铁道货车车辆用辗钢整体车轮的热处理方法。
技术介绍
我国现行铁道货车车辆用车轮标准为1997年颁布的铁道行业标准TB/T2817-1997《铁道车辆用辗钢整体车轮技术条件》，主要适用于运行速度不低于120km/h的铁道货车车辆用车轮。该标准中常规CL60钢C含量要求为0.55-0.65％，几十年没有变化。近些年来，传统车轮钢运行于重载、提速条件下，先后暴露出大量的问题，包括磨损和辗边严重，车轮剥离、掉块加剧，车轮的寿命急剧缩短，造成经常性的非正常停车检修。以大秦线重载运输为例，C80、C76型重载货车装备的25t轴重CL60材质车轮服役效果很不理想，车轮磨耗超过1.5mm/10万公里，远大于23t轴重普通车型车轮。即将颁布实施的新铁道行业标准，其中部分内容将替代TB/T2817-1997。新TB中新增了适用于25t-30t轴重的CL65(0.57-0.67％C)、CL70(0.67-0.77％C)两个材质，车轮的强度、硬度要求随着C含量的增加而提高，同时新TB对CL65辐板常温冲击要求与CL60相当，即平均值不小于16J。对于C含量部分处于中、高碳钢范围内的CL65钢车轮，新铁道行业标准要求车轮轮辋经淬火和回火处理后，其显微组织应为细珠光体和少量铁素体，这种组织的显著特点是，强硬度的提高会导致冲击韧性的下降，从而降低车轮内部抗裂纹扩展能力，当车轮在服役过程中会受到复杂的轮轨相互作用力的作用时，会对使用安全性能产生不利影响。马钢在研发中、高碳钢CL65车轮过程中，按照车轮常规轧制、热处理工艺试制的CL65车轮，存在辐板冲击韧性平均值偏低、且富余量不足的现象，无法在满足既定强度的基础上获得较好辐板冲击韧性，降低了中、高碳钢车轮的使用安全性能。因此，如何在保证中、高碳钢(0.57-0.67％C)车轮强度水平不降低的前提下，满足新TB中关于辐板冲击平均值不小于16J的要求，有效提高车轮的冲击韧性指标，是目前急需解决的一个重要问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种C含量为0.57-0.67％的铁路货车车轮的热处理方法，其目的是在保证车轮强度的基础上，改善辐板冲击韧性，增加车轮使用安全性能。具体技术方案如下：一种车轮钢，含有化学成分重量百分比为：C 0.57-0.67％、Si≤1.00％、Mn≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。进一步地，含有化学成分重量百分比为：C 0.60％、Si 0.84％、Mn 0.80％、P 0.015％、S 0.013％，Als 0.009％。上述的车轮钢的用途，用于制造铁路货车车轮。上述的车轮钢的热处理方法，包括如下步骤：(1)车轮随炉升温至850～870℃；(2)保温；(3)轮辋喷水冷却；(4)在辐板中部温度降至730～740℃时，对辐板部位进行风冷；(5)空冷；(6)加热，回火，保温。进一步地，步骤(1)中所述车轮首先经过常规工艺轧制。进一步地，步骤(2)中保温2.5-3.0h。进一步地，步骤(3)中使轮辋内部金属以2℃/s～5℃/s的冷却速度加速冷却到550℃以下。进一步地，步骤(4)中使辐板内部金属以4℃/s～7℃/s的冷却速度加速冷却至550℃以下。进一步地，步骤(6)中加热至490±10℃回火，保温时间处理不小于4小时。车轮常规热处理制度一般为：轧后车轮热处理加热，加热后进行轮辋淬火，此时辐板为空冷状态，然后进行整体车轮回火。与目前现有技术相比，本专利技术提供了一种C含量为0.57-0.67％铁路货车车轮辐板冲击韧性的热处理方法，在对按照常规工艺轧制、热处理加热后的车轮工件进行轮辋淬火时，对辐板增加风冷，以加快辐板处冷却速度，促进先共析铁素体析出量的增加和珠光体片层细化，从而在改善车轮辐板冲击韧性的同时，不降低其强度，使之达到较好的强韧性匹配。采用本专利技术热处理后的碳含量为0.57-0.67％的铁路货车车轮在使得强度与常规中、高碳钢车轮相当的基础上，辐板冲击性能显著提高，从而获得了良好的综合力学性能，从而提高车轮使用安全性能。附图说明图1为常规碳含量为0.57-0.67％的车轮辐板显微组织(片状珠光体+少量铁素体)图2为本专利技术车轮辐板显微组织(细片状珠光体+少量铁素体)具体实施方式下面根据附图对本专利技术进行详细描述，其为本专利技术多种实施方式中的一种优选实施例。一种针对高碳钢铁路货车车轮的热处理方法，高碳钢铁路货车车轮的化学成分重量百分比为：C 0.57-0.67％、Si≤1.00％、Mn≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。具体操作方法为：将按照常规工艺轧制后的车轮，随炉升温至850～870℃保温2.5-3.0小时后，轮辋喷水冷却(使轮辋内部金属以2℃/s～5℃/s的冷却速度加速冷却到550℃以下)，在辐板中部温度降至730～740℃时，对辐板部位进行风冷(使辐板内部金属以4℃/s～7℃/s的冷却速度加速冷却至550℃以下)，然后空冷，最后再加热至490±10℃回火，保温时间处理不小于4小时。使辐板组织细片状珠光体+少量铁素体，本专利技术使得辐板处片状珠光体片层间距减小，即铁素体和渗碳体片变薄，使塑性变形能力增大，从而提高辐板的塑韧性。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均采用电炉冶炼经LF+RH精炼真空脱气后直接连铸成φ380mm的圆坯，经切锭、加热轧制、热处理后形成直径为840mm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、成品检测工序而形成。所述的热处理工序为：随炉升温至854℃保温2.6小时后，轮辋喷水冷却(使轮辋内部金属以2℃/s～5℃/s的冷却速度加速冷却到550℃以下)，在辐板中部温度降至790℃时，对辐板部位进行风冷(使辐板内部金属以4℃/s～7℃/s的冷却速度加速冷却至732℃以下)，然后空冷，最后再加热至497℃回火，保温时间4小时30分钟。如图1、2所示，本实施例制备的车轮辐板显微组织为细片状珠光体+少量铁素体，而常规工艺生产的CL65车轮辐板显微组织为片状珠光体+少量铁素体，即实施例珠光体片层间距显著减小，使得细片状珠光体较片状珠光体具有较好的塑韧性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车轮钢，其特征在于，含有化学成分重量百分比为：C 0.57‑0.67％、Si≤1.00％、Mn≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

【技术特征摘要】
1.一种车轮钢，其特征在于，含有化学成分重量百分比为：C 0.57-0.67％、Si≤1.00％、Mn
≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
2.如权利要求1所述的车轮钢，其特征在于，含有化学成分重量百分比为：C 0.60％、Si 0.84％、
Mn 0.80％、P 0.015％、S 0.013％，Als 0.009％。
3.如权利要求1或2所述的车轮钢的用途，其特征在于，用于制造铁路货车车轮。
4.如权利要求1或2所述的车轮钢的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)车轮随炉升温至850～870℃；
(2)保温；
(3)轮辋喷水冷却；
(4)在辐板中部温度降至730～740℃时，对辐板部位进行风冷；
(5)空冷；
(6)加热，回...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙曼丽，江波，陈刚，方金凤，钟斌，邹强，赵海，宫彦华，李翔，
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：安徽;34