铁路机车用粗制轮箍制造方法技术

本发明专利技术公开了一种铁路机车用粗制轮箍制造方法，在锻压轧制工序与等温工序之间，设置短时整体浸水冷却工序，其工艺内容是：将经过高温锻压轧制后的轮箍直接整体放入水温在２０℃～４０℃水槽内进行冷却处理，冷却时间５０ｓ～８０ｓ，将冷却处理结束后的轮箍表面温度控制在Ａ１～３００℃之间。采用上述技术方案，能够加快轮箍冷却降温，保证了轮箍能够在氢扩散系数最大的温度区间进行后续的常规等温工序，延长了有效等温去氢时间，有效降低了轮箍中的氢含量，抑制了氢致裂纹的产生，未对最终处理后的轮箍工件的组织状态和性能产生不良影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金工业生产的
，涉及铁路车轮的制造技术，更具体地说，本 专利技术涉及一种。
技术介绍
自Johnson于1875年首次报道氢对钢铁材料力学性能的有害影响以来的一个多 世纪里，人们已充分认识到氢使很多材料的性能降低，在此基础上提出了一系列理论。二十 世纪20年代至70年代，国内外对钢中氢致裂纹进行了广泛的研究，到80年代，国内外均认 为钢中氢致裂纹问题已经解决。然而近年来，随着钢包精炼、真空除气(VD)和真空冶炼(RH)的广泛应用，以及连 铸代替模铸，氢致裂纹又成为困扰一些钢铁企业生产的一个严重问题。究其原因，与钢的 洁净度提高后增加了产生氢致裂纹的敏感性、连铸坯的宏观组织致密度降低等是密切相关 的。而对于国内铁路机车用轮箍来说，一方面基于耐磨性考虑，一直采用C含量在 0. 60%左右的C-Mn高碳碳素钢材质，本身就存在较高的氢致裂纹发生敏感性；另一方面轮 箍服役状态恶劣，需采用热装的方式过盈装配在轮芯上使用，轮箍受轮芯的作用在周向与 径向上产生拉应力，这种拉应力状态也会促进氢致裂纹的萌生和发展，最终导致轮箍断裂 失效。英国就曾经报道过采用精炼处理的连铸圆坯制造的轮箍因氢致裂纹发生了崩箍的事 故。马钢是目前国内唯一一家生产铁路机车用轮箍的企业，经过多年的努力，已基本 形成一条120t转炉一LF精炼一VD真空处理一Φ 380mm、Φ 450mm圆坯连铸的高纯净度轮 箍钢冶炼工艺流程，冶炼工艺技术装备的改进使轮箍钢的钢质纯净度得到了明显提高，但 是氢致裂纹的敏感性也随之增加，因此，如何改进后续轮箍制造工艺进一步有效降低轮箍 中的含氢量，从而抑制氢致裂纹的产生，保障轮箍的使用安全性能是目前急需解决的一个 重要问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种，其目的是有效 抑制铁路机车用粗制轮箍上氢致裂纹的产生。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为本专利技术所提供的，按工艺顺序，包括1220°C 1240°C的高温加热工序、锻压轧制工序、630°C 士 15°C的等温工序、860°C 士 10°C的淬火加 热工序、时间为200s士 IOs的整体浸水淬火冷却工序、540°C 士 10°C的回火工序，在所述的 锻压轧制工序与等温工序之间，设置短时整体浸水冷却工序，其工艺内容是将经过高温锻 压轧制后的轮箍直接整体放入水温在20°C 40°C水槽内进行冷却处理，冷却时间50s 80s，将冷却处理结束后的轮箍表面温度控制在Al 300°C之间。所述的整体浸水淬火冷却工序将轮箍表面温度控制在400°C 600°C。经锻压轧制的轮箍在所述的短时整体浸水冷却工序前保持在780°C 830°C之间 的奥氏体状态。所述的轮箍为碳含量在0. 60% 0. 63%之间的高碳碳素轮箍钢材质。按质量百分数计算，所述的轮箍的材料成分包括C:0. 60% -0.63% ；Si 0. 25% -0. 35% ；Mn 0. 75% -0. 85% ；P≤0. 025% ；S≤0. 010% ；其余微量。更具体地，按质量百分数计算，所述的轮箍的材料成分包括C :0. 61% ;Si 0. 26% ；Mn 0. 76% ；P 0. 017% ；S 0. 003%。上述技术方案具有突出的实质性特点，并在现有技术的基础上取得了显著的技术 进步，解决了本领域长期未能解决的技术难题，充分体现了本专利技术的新颖性、创造性和实用 性。与现有技术相比，本专利技术获得了以下有益效果能够加快轮箍冷却降温，使轮箍整体迅速完成铁素体一珠光体转变，从而保证了 轮箍能够在氢扩散系数最大的温度区间进行后续的常规等温工序，延长了有效等温去氢时 间(即在400°C 700°C内的保持时间)，有效降低了轮箍中的氢含量，等温处理结束后轮箍 工件中的氢含量降低了 0. 3X10_6 0. 5X10_6，抑制了氢致裂纹的产生，未对最终处理后的 轮箍工件的组织状态和性能产生不良影响；整体浸水冷却处理后的轮箍工件表面温度在400°C 600°C之间，温度降低了近 200°C，表明工件已完成珠光体转变，从而保证了轮箍能够在氢扩散系数最大的温度区间进 行后续的常规等温工序；整体浸水冷却处理后的轮箍工件等温处理时的有效去氢时间延长了 70min以上；组织状态、常规性能指标保持同等水平；可以采用常规淬火冷却处理用的水槽进行轮箍的整体浸水冷却处理，不需新增设 备和增大轮箍制造过程的难度。附图说明下面对本说明书各幅附图所表达的内容作简要说明图1为本专利技术实施例一和和实施例二及对比例的轮箍工件在等温炉内实际测定 的温度变化曲线图；图2为本专利技术实施例一和实施例二中最终处理后的轮箍工件金相组织显微图 (500X)；图3为对比例最终处理后的轮箍工件金相组织显微图(500 X)。 具体实施例方式下面对照附图，通过对实施例的描述，对本专利技术的具体实施方式，作进一步详细的 说明，以帮助本领域的技术人员对本专利技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。本专利技术所提供的，按工艺顺序，包括1220°C 1240°C的高温加热工序、锻压轧制工序、630°C 士 15°C的等温工序、860°C 士 10°C的淬火加 热工序、时间为200s士 IOs的整体浸水淬火冷却工序、540°C 士 10°C的回火工序，在所述的锻压轧制工序与等温工序之间，设置短时整体浸水冷却工序，其工艺内容是将经过高温锻 压轧制后的轮箍直接整体放入水温在20°C 40°C水槽内进行冷却处理，冷却时间50s 80s，将冷却处理结束后的轮箍表面温度控制在Al 300°C之间。上述技术方案，能够加快轮箍冷却降温，使轮箍整体迅速完成铁素体一珠光体转 变，从而保证了轮箍能够在氢扩散系数最大的温度区间进行后续的常规等温工序，延长了 有效等温去氢时间，有效降低了轮箍中的氢含量，等温处理结束后轮箍工件中的氢含量降 低了 0. 3X10—6 0. 5X10—6，抑制了氢致裂纹的产生，未对最终处理后的轮箍工件的组织状 态和性能产生不良影响。所述的整体浸水淬火冷却工序将轮箍表面温度控制在400°C 600°C。整体浸水 冷却处理后的轮箍工件表面温度在400°C 600°C之间，温度降低了近200°C，表明工件已 完成珠光体转变，从而保证了轮箍能够在氢扩散系数最大的温度区间进行后续的常规等温工序。经锻压轧制的轮箍在所述的短时整体浸水冷却工序前的温度保持在780°C 830 V之间，其金相组织为奥氏体状态。所述的轮箍为碳含量在0.60% 0.63%之间的高碳碳素轮箍钢材质。下面通过 两个实施例对本专利技术的技术方案作详细的说明。表1、实施例一、实施例二及对比例轮箍工件化学成分(质量百分数)~~CSiMn ~ΡS其余~0. 61% 0. 26% 0. 76%~~0.017% 0.003% WM~实施例一将表1所示成分的C-Mn高碳钢轮箍钢坯按照现有技术的常规工艺在1220°C 1240°C加热；随后通过常规高温锻压轧制成轮箍工件；随后进行短时整体浸入式冷却处理，即将轮箍工件整体放入水温在20°C 40°C 的水槽内进行浸入冷却处理，冷却时间50s，短时整体浸入式冷却处理前后均采用红外测温 仪检测到轮箍表面温度为803°C、603°C，轮箍工件已完成珠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁路机车用粗制轮箍制造方法，按工艺顺序，包括１２２０℃～１２４０℃的高温加热工序、锻压轧制工序、６３０℃±１５℃的等温工序、８６０℃±１０℃的淬火加热工序、时间为２００ｓ±１０ｓ的整体浸水淬火冷却工序、５４０℃±１０℃的回火工序，其特征在于：在所述的锻压轧制工序与等温工序之间，设置短时整体浸水冷却工序，其工艺内容是：将经过高温锻压轧制后的轮箍直接整体放入水温在２０℃～４０℃水槽内进行冷却处理，冷却时间５０ｓ～８０ｓ，将冷却处理结束后的轮箍表面温度控制在Ａ１～３００℃之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，江波，王世付，李翔，赵海，钟斌，孙曼丽，邓荣杰，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]