低温环境用挂车车轴及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种低温环境用挂车车轴及其制备方法。该挂车车轴的各化学元素成分重量百分比为：C 0.19～0.23、Si 0.20～0.37、Mn 1.55～1.68、V 0.04～0.07、Nb 0.03～0.05、Al 0.02～0.04、Ni 0.3～0.75、余量为Fe及不可避免的杂质。通过上述各元素的比例配合，使得所形成的车轴具有高强高韧特性，能够满足低温下(约零下30℃至零下50℃)的要求。

Trailer axle for low temperature environment and its preparation method

The invention provides a trailer axle for low temperature environment and a preparation method thereof. The weight percentages of chemical elements in the axle of the trailer are: C 0.19-0.23, Si 0.20-0.37, Mn 1.55-1.68, V 0.04-0.07, Nb 0.03-0.05, Al 0.02-0.04, Ni 0.3-0.75, Fe and unavoidable impurities. Through the proportion of the above elements, the formed axle has high strength and toughness, and can meet the requirements of low temperature (about 30 to 50 below zero).

【技术实现步骤摘要】
低温环境用挂车车轴及其制备方法
本专利技术涉及冶金
，具体而言，涉及一种低温环境用挂车车轴及其制备方法。
技术介绍
挂车车轴按成型方法，可分为“一体轴”和“三段轴”。“一体轴”以圆管为原料，经挤压收口和推方等工序成型。“三段轴”以方管为原材料，两端焊接锻造实心轴头。“三段轴”与“一体轴”相比，具有较大的技术优势，安全系数要高于“一体轴”。“三段轴”轴头为实心锻件，承载能力和使用寿命长；“三段轴”结构设计合理，空载时减少轮胎磨损，装载时轴头与轴身均水平，保证货物的平稳运输；“三段轴”主要适用于高端货车或特种货车。制造“三段式”挂车车轴轴身的方管要与车轴配件进行装配，必须要有良好的尺寸精度。挂车在行驶时需要承受较大的高频正玄波周期载荷，JT/T475-2002《挂车车轴》标准规定疲劳寿命不低于800000次，制造车轴的材料需要有良好强韧性。另外，随着国民经济持续增长和市场需求的不断扩展，我国挂车及相关零部件快速进入俄罗斯等高寒地区，为此需要挂车使用的材料具有良好的低温性能。目前，制造“三段式”挂车车轴轴身的方管均采用定型冷拔方式生产。定型冷拔工艺生产车轴用方管，毛管外面使用外模控制外径尺寸，里面使用异型芯模控制壁厚以及内径尺寸，成品热处理采用淬火，喷水冷却加回火工艺。冷拔方管是以热轧毛管为原料，经酸洗去除氧化皮后进行定型冷拔，酸洗磷化皂化等工序会严重污染环境。冷变形方管存在残余应力，其截面的自由扭转刚度较低，在受弯时容易出现扭转，受压时容易出现弯扭屈曲，抗扭性能较差。冷变形方式仅能生产小壁厚的方管，在转角处又没有加厚，承受局部性的集中荷载的能力弱。由于连续冷变形引起的冷作硬化使方管的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲击性能将恶化。热轧工艺生产无缝方管，主要利用现有的热轧钢管生产线，在圆形断面热轧无缝钢管工序后，增加三辊或四辊定径机架直接成方。热轧工艺省去了酸洗磷化皂化冷拔等诸多加工工序，极大的减少环境污染，同时降低了生产成本，提高了生产效率。四辊方管定径机机架很难与现有通用的三辊圆管定径机机架通用，只能对四辊方管定径机机架进行改造，利用三辊圆管定径机三根传动轴之一进行传动，限制了定径机的功率输出，也只能生产小壁厚热轧方管。三辊方管定径机机架与三辊圆管定径机机架完全兼容，可充分发挥圆管定径机的变形能力，热轧方管规格覆盖范围广。但三辊方管定径机机架轧辊辊边交汇于方管孔型边长中部，轧制方管时变形区金属会从辊缝处流出，在方管边长中部会形成一个突出的棱边，不能满足车轴用方管高尺寸精度要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种低温环境用挂车车轴及其制备方法，以解决现有技术中的挂车车轴不能满足低温使用的高强高韧要求的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种低温环境用挂车车轴，挂车车轴的各化学元素成分重量百分比为：C0.19～0.23、Si0.20～0.37、Mn1.55～1.68、V0.04～0.07、Nb0.03～0.05、Al0.02～0.04、Ni0.3～0.75、余量为Fe及不可避免的杂质。进一步地，上述Ni的百分含量为0.3～0.5。进一步地，上述Ni的百分含量为0.5～0.75。根据本专利技术的另一方面，提供了一种低温环境用挂车车轴的制备方法，该制备方法包括：对钢坯进行加热处理，得到热坯，钢坯的各化学元素成分重量百分比为：C0.19～0.23、Si0.20～0.37、Mn1.55～1.68、V0.04～0.07、Nb0.03～0.05、Al0.02～0.04、Ni0.3～0.75、余量为Fe及不可避免的杂质；对热坯依次进行热穿孔和热轧制，得到荒管；对荒管进行定方，得到方管。进一步地，采用定方装置对上述荒管进行定方，定方装置包括：沿管材输送方向依次设置的一个或多个圆管轧辊机和一个或多个方管轧辊机，各方管轧辊机包括：机架；三组轧辊部，每组轧辊部均具有一个主动运动的轧辊，各轧辊均设置在机架上，三组轧辊部中的三个轧辊包括第一轧辊、第二轧辊和第三轧辊，各轧辊的轴线在同一平面内相交，各轧辊的轧辊槽组合后形成方形孔，方形孔的各侧壁为弧形侧壁，第一轧辊的轴线沿水平方向设置，第二轧辊和第三轧辊的轧辊槽沿第一轧辊的轧辊槽的垂直平分线对称设置且各轧辊的轴线相交形成等边三角形，且第一轧辊的轧辊槽构成方形孔的相邻的两个侧壁，第二轧辊的轧辊槽与第三轧辊的轧辊槽构成方形孔的另外两个侧壁中的各一个。进一步地，上述圆管轧辊机为一个，方管轧辊机为多个，沿管材输送方向，方管轧辊机孔径依次减小、曲率半径依次增加。进一步地，上述方管轧辊机的总压下率为12～15％，沿管材输送方向，方管轧辊机的压下率依次为1.2～1.5％、6.0～8.0％、5.0～6.0％。进一步地，上述对钢坯进行加热处理的过程包括对钢坯依次进行随炉预热、分段加热和均热得到热坯，优选分段加热包括五段加热，其中加热一段的温度为850～940℃，加热二段的温度为980～1080℃，加热三段的温度为1130～1170℃，加热四段的温度为1230～1280℃，加热五段的温度为1230～1280℃，优选均热的温度为1220～1270℃，进一步优选加热处理的时间为1.5～4h。进一步地，上述热穿孔为锥形穿孔，优选热轧制采用连轧机轧制；优选地，锥形穿孔得到的毛管外径分别为和与毛管外径依次对应的连轧机的孔径为根据本专利技术的另一方面，提供了一种挂车车轴，该挂车车轴采用上述任一种制备方法制备而成。应用本专利技术的技术方案，碳的主要作用是作为间隙固溶元素，以提高铸钢的强度。但是，过高的碳会降低塑性、韧性，尤其是塑性；而过低的碳则需要增加强度元素如锰、钼。从性能和成本的匹配角度，本申请控制含碳量为0.19％～0.23％。硅的作用主要是在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂进行使用。但过高的硅会对奥氏体和铁素体固溶强化，导致韧性降低，因此控制硅的含量为0.20％～0.37％。锰是提高合金铸钢强度的有效元素，其能有效改善铸钢的低温冲击韧性而且也能改善焊缝低温韧性。过低的锰则会导致强度不足，因此控制锰的含量为1.55％～1.68％。钒、铌和铝复合可以细化晶粒，因此控制V含量为0.04～0.07％、Nb含量为0.03～0.05％、Al含量为0.02～0.04％，以充分发挥相互的配合作用。镍用于提高淬透性和强度，控制在0.3～0.75％以更稳定地满足低温下的要求。通过上述各元素的比例配合，使得所形成的车轴具有高强高韧特性，能够满足低温下(约零下30℃至零下50℃)的要求。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种实施例的方管轧辊机的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：1、机架；21、第一轧辊；22、第二轧辊；23、第三轧辊。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如本申请
技术介绍
所分析的，现有技术的挂车车轴不能满足低温下的高强高韧要求，为了解决该问题，本申请提供了一种低温环境用挂车车轴及其制备方法。在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种低温环境用挂车车轴，该挂车车本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温环境用挂车车轴，其特征在于，所述挂车车轴的各化学元素成分重量百分比为：C 0.19～0.23、Si 0.20～0.37、Mn 1.55～1.68、V 0.04～0.07、Nb 0.03～0.05、Al 0.02～0.04、Ni 0.3～0.75、余量为Fe及不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种低温环境用挂车车轴，其特征在于，所述挂车车轴的各化学元素成分重量百分比为：C0.19～0.23、Si0.20～0.37、Mn1.55～1.68、V0.04～0.07、Nb0.03～0.05、Al0.02～0.04、Ni0.3～0.75、余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的挂车车轴，其特征在于，所述Ni的百分含量为0.3～0.5。3.根据权利要求1所述的挂车车轴，其特征在于，所述Ni的百分含量为0.5～0.75。4.一种低温环境用挂车车轴的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：对钢坯进行加热处理，得到热坯，所述钢坯的各化学元素成分重量百分比为：C0.19～0.23、Si0.20～0.37、Mn1.55～1.68、V0.04～0.07、Nb0.03～0.05、Al0.02～0.04、Ni0.3～0.75、余量为Fe及不可避免的杂质；对所述热坯依次进行热穿孔和热轧制，得到荒管；对所述荒管进行定方，得到方管。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用定方装置对所述荒管进行定方，所述定方装置包括：沿管材输送方向依次设置的一个或多个圆管轧辊机和一个或多个方管轧辊机，各所述方管轧辊机包括：机架(1)；三组轧辊部，每组轧辊部均具有一个主动运动的轧辊，各所述轧辊均设置在所述机架(1)上，三组轧辊部中的三个轧辊包括第一轧辊(21)、第二轧辊(22)和第三轧辊(23)，各所述轧辊的轴线在同一平面内相交，各所述轧辊的轧辊槽组合后形成方形孔，所述方形孔的各侧壁为弧形侧壁，所述第一轧辊(21)的轴线沿水平方向设置，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：田研，肖松良，周勇，张敏，赵勤，杨恩虎，王世明，
申请(专利权)人：衡阳华菱钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43