一种微合金化铁路货车车轴用钢及其生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种微合金化铁路货车车轴用钢及其生产工艺，钢的化学成分（ｗｔ％）为：Ｃ　０．５０－０．５７％，Ｓｉ　０．１７－０．４０％，Ｍｎ　０．６０－１．００％，Ｃｒ　０．２０－０．３５％，Ｎｉ　０．１８－０．４０％，Ｍｏ　０．０８－０．１８％，Ａｌ　０．０２－０．０６％，Ｔｉ０．０２０－０．０６０％，Ｖ０．０３０－０．１０％，Ｓ≤０．０１０％，Ｐ≤０．０２０％，Ｂ≤０．００５％，Ｃｕ≤０．２０％，Ｓｂ≤０．０１０％，Ｓｎ≤０．０３％，Ａｓ≤０．０４％，［Ｏ］≤０．００１５％，［Ｎ］≤０．００６０％，余为Ｆｅ。本发明专利技术钢强度高、塑性好、低温冲击性能好、抗裂纹敏感性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁行业中的合金钢，具体涉及高强度、抗裂纹、高韧性的微 合金化铁路货车车轴用钢的钢种设计及其生产工艺。技术背景.-随着我国经济持续稳定地发展，铁路运输能力己经成了严重制约国民经济 发展的瓶颈(我国人均铁路占有里程7cra)。为此，2008年国家提出了投资2万 亿的铁道建设规划。为了保证完成国家下达的建设计划，同时，吸取2008年发 生的"5.29"、 "7.21"两次货车冷切轴事故的教训，遏制车轴裂纹故障，彻底 扭转货车安全运输的被动局面，实现铁路运输高速、重载、安全的目标，铁道 部对铁道机车用钢的材料质量、性能及成本提出了新的要求。其中，根据铁道 部的最新材料规划，要求铁道车辆车轴用材料的强度在原来LZ50的基础上提高 10%，综合力学性能更好；车轴的静强度要求抗拉强度要求大于等于675MPa， 屈服强度大于等于380MPa;材料的塑性指标和铁道部运输局的运装货车 114号文件，《关于印发〈连铸工艺生产铁道车辆车轴用LZ50钢坯技术条件〉(暂 行)的通知》对轴坯材料的要求一致。而目前国内车轴用材料采用普通的50钢，普通的50钢整体热处理后存在着 强度低、晶粒度级别低、抗裂纹敏感性低的缺陷，加之普通50钢坯均是采用模 铸工艺生产的，材料成分偏析严重，表面质量差，同时存在着等径方向成分均 匀性差等缺陷，远远不能满足铁道车辆车轴用钢的要求，使用中存在着较大的 安全隐患(如上所述的事故)。普通50车轴钢化学成分(熔炼分析)3<table>table see original document page 4</column&gt;</row><table>
技术实现思路
:本专利技术要解决的技术问题是提供一种微合金化铁路货车车轴用钢，钢的强 度高、塑性好、低温冲击性能好、抗裂纹敏感性好。本专利技术要解决的另一个技 术问题是提供这种钢的生产工艺，能保证成材质量，能提高成材率和生产效率， 生产成本低。本专利技术通过以下技术方案实现一种微合金化铁路货车车轴用钢，它的化学成分(wty。)为C0.50-0.57%， Si 0. 17-0.40%, Mn 0.60-1.00%, Cr 0.20-0.35% ， Ni 0. 18-0.40%, Mo 0.08-0.18%， Al 0.02-0.06%, TiO. 020-0. 060%， V 0. 030-0. 10%, S《0. 010%, P《0. 020%, B《0. 005。/。， Cu《0. 20%， Sb《0. 010%， Sn《0. 03%， As《0. 04%， 《0.0015%， 《0.0060%，余为Fe。所述化学成分进一步优选为(wt%): C 0. 50-0. 55%, Si 0. 25 -0. 35 %， Mn 0.70-0.85%, Cr 0.21-0.24 %，Ni 0.18-0.24 0%, Mo0.08-0.12%, Al 0. 022-0. 040%， Ti 0. 023-0. 040%， V 0. 060-0. 95 %， S《0. 005%, P《0. 015%, B 《0.005%， Cu《0.05%， Sb《0. 005%, Sn《0. 002%, As《0. 01%， 《0.0015%， 《0.0050%，余为Fe。一种微合金化铁路货车车轴用钢的生产工艺，包括下列步骤(1) 转炉冶炼，加入铁水及废钢，实现预脱P及成分初调；(2) LF精炼在LF炉中脱S、脱O及成分微调；(3) RH精炼，在RH精炼，在钢、渣不混合的情况下，实现真空脱气，保证 《0.00015%;(4)连铸，在连铸机上浇成500mm的圆坯；(5) 连轧，采用开坯机，轧制成车轴钢坯；材料经热处理后抗拉强度 R =720-800MPa 、屈服强度ReI=400-460MPa 、伸长率A5=19-25% 、断面收縮率 Z=38-45%、 -20°C， V型缺口冲击功AKv二37-60J，钢的奥氏体晶粒度为6. 0 8. 0级。(6) 无损探伤，采用超声波及涡流探伤机组进行轧件的表面及内部质量 的检验。下面具体说明本专利技术钢化学成分的限定理由。C:能显著提高钢的强度，同时又可以提高钢的淬透性和淬硬性，但也使钢 的塑性恶化，并会降低材料的焊接性能，C是显著提高钢的脆性转变温度元素之 一。如果C含量低于0. 50%，材料的强度和力学性能指标均达不到设定的使用要 求。如果C含量高于0.57y。，按照本专利技术方案，材料的塑性指标和及低温冲击性 能受到较大的影响，所以本钢种C含量取0. 50-0. 57%。Si:在钢中能溶入铁素体，能提高合金钢的强度和硬度，降低钢的塑性和 韧性。其最低含量为O. 17%才能达到效果，但过高的Si含量，特别是与Mn、 Cr 元素共存时，容易引起钢的晶粒粗化，但Si是显著提高钢的屈服强度的元素， 综合材料的总体要求，本钢种将Si含量确定为0. 17-0. 40%。Mn:在钢中能溶入铁素体，强化基体，在轧后冷却时能细化珠光体且能相 对提高珠光体含量，因此，能提高强度和硬度，改善热处理性能，且对材料的 塑性影响较小。当Mn含量低于0.6(m时，材料的力学性能很难达到车轴钢的使 用要求，当Mn含量高于0. 90%时，加大了工件淬火后的变形趋势，对车轴热处 理工艺十分不利，所以Mn含量确定为0.60-0. 90%。Cr:能显著提高材料的淬透性，同时能提高钢的抗腐蚀和耐磨性，能抑制 和降低C的扩散速度，还有能提高钢的淬火及回火稳定性作用。综合考虑，如5果0"低于0.20%材料力学性能达不到要求，同时材料抗腐蚀和耐磨性差，如果 高于0.35%材料的塑性指标将受到影响，同时过高的Cr会形成氧化物夹杂，降 低钢的冲击韧性，增加材料热处理变形，所以确定Cr含量为0.20-0. 35%。Mo:能提高钢的淬透性、热强性，并具有提高钢的抗腐蚀性与防止点蚀倾 向等作用。同时能减少热处理裂纹，提高材料的冲击韧性。当Mo含量超过0. 18% 时，对材料性能改善的效果不明显，且将大幅度增加成本，所以综合考虑，本 专利技术取Mo含量为0. 08-0. 18%。Ni:与Fe以互溶的形式存在于钢中的a相或y相中，使之强化，并通过细化a相的晶粒，改善钢的低温性能，特别是韧性，可以明显的改善钢材焊缝处 的冲击性能，并提高钢的耐腐蚀性能。但是，Ni在全世界范围都是一种比较稀 缺的元素。是一种重要的战略物资。作为合金化元素，能不用的尽量不用，不 能不用的尽量少用，同时，如果Ni含量过高会造成氧化铁皮不易脱落现象，给 车轴制造工序增加困难。所以本专利技术Ni范围取0.18%-0.40%。与对比钢相比在 保证材料使用塑性性能的前提下，提高了材料的强度和抗冲击能力。Al:提高钢的抗氧化性，降低钢中气体含量，提高钢的耐磨性和疲劳强度， 同时提高钢的低温性能和耐蚀性能。但如果Al含量过高，容易形成硬的A1203 夹杂，降低钢的疲劳寿命，恶化钢的冲击韧性。Ti:细化晶粒和沉淀强化作用，提高钢的粗化晶粒温度，降低钢的过热敏 感性和回火脆性，提高钢的强度和韧性及对蠕变的抗力等。同时，Ti对降低钢 中的气体含量及改善钢的低温冲击韧性有显著作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微合金化铁路货车车轴用钢，其特征在于它的化学成分（ｗｔ％）为：Ｃ０．５０－０．５７％，Ｓｉ　０．１７－０．４０％，Ｍｎ　０．６０－１．００％，Ｃｒ　０．２０－０．３５％，Ｎｉ　０．１８－０．４０％，Ｍｏ　０．０８－０．１８％，Ａ　１０．０２－０．０６％，Ｔｉ　０．０２０－０．０６０％，Ｖ　０．０３０－０．１０％，Ｓ≤０．０１０％，Ｐ≤０．０２０％，Ｂ≤０．００５％，Ｃｕ≤０．２０％，Ｓｂ≤０．０１０％，Ｓｎ≤０．０３％，Ａｓ≤０．０４％，［０］≤０．００１５％，［Ｎ］≤０．００６０％，余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠英，尹修刚，张小华，
申请(专利权)人：江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]