车轴钢的热处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种车轴钢的热处理工艺。车轴钢的热处理工艺包括以下步骤：(1)一次正火：温度840‑880℃，保温时间3‑5小时，然后冷却至500℃以下；(2)二次正火：温度800‑840℃，保温时间3‑5小时，然后冷却至250℃以下；(3)回火：温度660‑690℃，保温时间3‑5小时，然后冷却至室温。本发明专利技术还公开了一种车轴采用上述热处理工艺制备而成。本发明专利技术解决了现有41CrMo钢没有与之配合的热处理工艺的问题，使41CrMo钢在保证强度的同时，提高了车轴钢的韧性，使热处理得到的车轴的综合性能得到大幅提升。

Heat treatment process of axle steel

The invention provides a heat treatment process for axle steel. The heat treatment process of axle steel includes the following steps: (1) a normalizing: temperature 840, 880 C, 3 heat preservation time 5 hours, and then cooling to below 500 C; (2) two normalizing: temperature 800 840 C, thermal insulation time 3 5 hours, and then cooling to below 250 degrees C; Then cool to room temperature. The invention also discloses a axle which is prepared by adopting the heat treatment process. The invention solves the problem that the existing 41CrMo steel is not compatible with the heat treatment process, which makes the 41CrMo steel improve the toughness of the axle steel while ensuring the strength, so that the comprehensive performance of the axle is greatly enhanced by the heat treatment.

【技术实现步骤摘要】
车轴钢的热处理工艺
本专利技术涉及冶金技术，尤其涉及一种车轴钢的热处理工艺。
技术介绍
车轴是铁路货车的关键走行部件，其性能是保证车辆安全运行的必要条件，关乎国家铁路运输安全。目前各国的铁路货车车轴基本上都是采用上世纪90年代研制出LZ50钢车轴，而铁路货车的轴重已从原来的21t、25t升级到现在的35.7t，现有LZ50钢车轴的韧性(材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力)已经无法满足不断提速、重载铁路货车的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述热处理工艺的问题，提出一种车轴钢的热处理工艺，以实现制备得到的车轴具有高强度和高韧性的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种车轴钢的热处理工艺，包括以下步骤：(1)一次正火：温度840-880℃，保温时间3-5小时，然后冷却至500℃以下；(2)二次正火：温度800-840℃，保温时间3-5小时，然后冷却至250℃以下；(3)回火：温度660-690℃，保温时间3-5小时，然后冷却至室温。进一步地，所述一次正火：温度860-870℃，保温时间3-5小时，然后冷却500℃以下。进一步地，所述二次正火：温度820-830℃，保温时间3-5小时，然后冷却至250℃以下。进一步地，所述回火：温度670-680℃，保温时间3-5小时，然后冷却至室温。进一步地，所述一次正火冷却速度为将车轴钢在40-60min冷却至500℃以下。进一步地，所述二次正火冷却速度为将车轴钢在80-120min冷却至250℃以下。进一步地，所述一次正火和二次正火的升温速度为2-10℃/min。本专利技术的另一个目的还公开了一种车轴，采用上述热处理工艺制备而成。本专利技术公开了一种车轴钢的热处理工艺，通过两次正火一次回火，得到了晶粒度均匀细化，且强度高、韧性高的41CrMo钢车轴，满足不断提速、重载铁路货车的需要。具体实施方式为满足不断革新的铁路货车的需要，研制了新型车轴用41CrMo钢，41CrMo钢的化学成分如表3所示。表341CrMo钢的化学成分(余量为铁及其他不可避免的元素)碳成分是影响钢材性能的重要元素，碳含量的增加虽然可以对钢材起到很好的强化作用，但却显著降低了钢材的韧性，为了提高铁路行车安全性，本专利技术车轴用钢适当降低了组分中的碳含量，并在降低碳含量的同时，通过合金化来提高车轴钢的强度。优选地，所述车轴钢中C0.38-0.41％。在降低车轴钢组分中的碳含量的同时调低Si、Mn元素含量上限，可提高钢的韧性。优选地，所述车轴钢中Mn0.60-0.70％。本专利技术车轴钢包含0.90-1.2％的Cr，可增加车轴钢的淬透性，促使淬火及回火后的车轴截面上获得较均匀的组织，使其具有抗腐蚀抗氧化、抗酸、耐磨和耐疲劳的优点。优选的，车轴钢中Cr1.0-1.1％，但在车轴钢中添加Cr元素会使车轴钢在250-450℃的回火脆性敏感性增强，即回火脆性转变温度上升的同时，韧性破断的冲击值和断裂韧性值下降，本专利技术通过回火后风冷，来消除回火脆性。通过向车轴钢中添加0.15-0.30％的Mo，可促使晶粒进一步细化，提高车轴钢的力学性能，优选的，所述车轴钢中Mo0.20-0.25％。增加Cr和Mo元素含量，有利于补充钢强度的下降，同时提高韧性和延展性。本专利技术车轴钢包含0.10-0.25％的Ni，在提高钢强度的同时，可提高车轴钢的抗酸性和韧性，提高韧性的机理是使材料基体在低温下易于交叉滑移。本专利技术车轴钢包含0.020-0.050％的Alt，和0.07-0.12％的V，可以避免因晶粒度粗化，车轴在正火时出现粗晶组织的质量问题，使钢中形成足够细小弥散分布的难熔化合物-ALN(氮化铝)，和细小、弥散的碳、氮化物V(C、N)一起阻止奥氏体晶粒长大，本专利技术车轴钢晶粒度级别＞6级，比LZ50钢晶粒度水平高1-2级。对Al元素含量控制的加严，保证了钢水的脱氧量，同时保证了钢水中适量的氮化铝，细化晶粒的同时又不影响钢的韧性。V元素的添加还可提高钢的强度和韧性。添加并控制Cr、Cu、Mo元素的含量，能提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。降低P、S含量，为使车轴具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用41CrMo钢和车轴成形工艺外，合理的热处理工艺也是必不可少的。钢的热处理工艺是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构，来控制其性能的一种金属热加工工艺。本专利技术提供了一种车轴钢的热处理工艺，具体的提供了一种车轴41CrMo钢的热处理工艺，包括以下步骤：首先将41CrMo钢锻压成型，然后依次对锻压成型的钢件进行一次正火、二次正火和一次回火；一次正火：将车轴钢在温度840-880℃，保温3-5小时，然后冷却至500℃以下；优选的，所述一次正火：将车轴钢在温度860-870℃，保温3-5小时，然后冷却至500℃以下；上述一次正火冷却速度为将车轴钢在40-60min冷却至500℃以下，以使车轴钢快速的冷却至奥氏体以下，利于晶粒细化和碳化物分布均匀化。该冷却时间可根据车轴的粗细进行调节。在钢件受热均匀的前提下，为了缩短车轴钢的热处理周期，本专利技术中一次正火的升温速度为4℃/min。二次正火：将车轴钢在温度800-840℃，保温3-5小时，然后冷却至250℃以下；优选的，所述二次正火：将车轴钢在温度820-830℃，保温时间3-5小时，然后冷却至250℃以下；上述二次正火冷却速度为将车轴钢在80-120min冷却至250℃以下，该冷却时间也可根据车轴的粗细进行调节。在钢件受热均匀的前提下，为了缩短车轴钢的热处理周期，本专利技术中二次正火的升温速度为4℃/min。本专利技术车轴采用两次正火原因：锻造产品由于锻造加热温度过高，且一般不进行精确控制，因此锻造后锻件中的组织和晶粒度是非常不均匀的，通过第一次正火，调整锻造的组织和晶粒度，使其均匀化，之后采用温度稍低于一次正火的温度进行二次正火，以进一步提高锻件的性能。回火：将车轴钢在温度660-690℃，保温3-5小时，然后冷却至室温。优选的所述回火：将车轴钢在温度670-680℃，保温时间3-5小时，然后冷却至室温。还可以理解，上述冷却可以采用空冷、水冷、喷雾冷却或其他常规冷却方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车轴钢的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)一次正火：温度840‑880℃，保温时间3‑5小时，然后冷却至500℃以下；(2)二次正火：温度800‑840℃，保温时间3‑5小时，然后冷却至250℃以下；(3)回火：温度660‑690℃，保温时间3‑5小时，然后冷却至室温。

【技术特征摘要】
1.一种车轴钢的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)一次正火：温度840-880℃，保温时间3-5小时，然后冷却至500℃以下；(2)二次正火：温度800-840℃，保温时间3-5小时，然后冷却至250℃以下；(3)回火：温度660-690℃，保温时间3-5小时，然后冷却至室温。2.根据权利要求1所述车轴钢的热处理工艺，其特征在于，所述一次正火温度860-870℃，保温时间3-5小时，然后冷却500℃以下。3.根据权利要求1所述车轴钢的热处理工艺，其特征在于，所述二次正火温度820-830℃，保温时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲立辉，
申请(专利权)人：青岛小米星电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37