一种高碳钢铁路车轮的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种高碳钢车轮的热处理方法，在锻压轧制工序、等温工序之后，将车轮工件加热至８３０－８５０℃进行空冷正火处理；在随后的淬火加热时对辐板覆盖耐火材料进行保护，首先加热至７１０－７４０℃，保温９０ｍｉｎ，进行两相区退火，使碳化物发生部分球化，获得少量粒状珠光体组织，随后将车轮放入炉温为９１０－９３０℃保温炉内，保温４０ｍｉｎ后，进行淬火，最后在５００±１０℃回火处理。采用上述技术方案，可显著提高车轮辐板冲击韧性，有效降低车轮辐板强度，同时在确保高碳钢车轮轮辋强度、硬度不变的前提下明显提高冲击韧性及断裂韧性，以有效提高高碳钢车轮整体性能，保证产品的使用安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属铁路用辗钢整体车轮热处理领域。
技术介绍
从国内铁道客车车辆用车轮的标准演变过程看，1988年颁布实施了 GB8601-88 《铁路用辗钢整体车轮》，适用于我国铁路提速以前，运行速度S80km/h的铁道客车车辆用车轮；1996颁布的TB/T2708-1996《铁路快速客车辗钢整体车轮技术条件》替代 了 GB8601-88，主要适用于我国铁路提速以后，运行速度S 160km/h的铁道客车车辆用 车轮。这两个标准中常规CL60车轮钢的成分要求是一致的，但是TB/T2708-1996在要 求保证轮辋塑性、辐板常温冲击韧性要求不变的前提下，断面硬度值由2 255HB提高到 265-320HB ；即将修订颁布的新TB中在要求保证轮辋强塑性、断面硬度要求不变的前提 下又增加了轮辋_20°C低温冲击韧性的要求。而常规CL60钢车轮的室温组织状态为铁素 体-珠光体，这种钢的显著特点是，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。同时，在CSO.77%的高碳钢车轮中随C含量的增加，由于组织中铁素体含量减 少，韧性急剧下降，主要表现在辐板冲击韧性和轮辋断裂韧性的降低。从而降低了车轮 内部抗裂纹生成和扩展能力，增加了车轮使用过程中的风险性。因此，如何在保持高碳钢车轮轮辋强硬度性能指标不变的前提下，有效提高轮 辋断裂韧性和车轮辐板的冲击韧性，是目前急需解决的一个重要问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供，该热处 理方法可以降低辐板强度，提高辐板冲击韧性，能够有效提高车轮轮辋强韧性匹配，通 过改善辐板、轮辋的性能，从而提高车轮的整体性能，确保车轮服役使用安全。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是—种高碳钢铁路车轮的热处理方法，包括以下步骤A、将轧制成型的车轮加热至830_850°C，保温2_3h，然后出炉空冷；B、对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料，加热至710-740°C，保温70_90min ；C、将车轮放入炉温910-930°C保温炉内快速加热升温，并保温30-40min;D、对踏面淬火300 士 IOsE、加热至510士 10°C进行回火。步骤B中所述的耐火材料为耐火石棉。所述高碳钢碳含量为0.55% -0.77% (质量百分比)。首先将碳含量在0.55% -0.77%范围的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在 1270-1290°C加热；随后通过常规高温锻压轧制成车轮工件；在450-55(TC进行缓冷去氢处理后，出炉冷却至室温；然后加热至830-850°C，保温2-3h，然后空冷，进行 正火预处理；对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料进行保护加热至710-74(TC并保温 70-90min,确保辐板组织产生少量球状珠光体；然后将车轮放入炉温910_93(TC保温炉 内快速加热升温，并保温30-40min，由于辐板覆盖耐火石棉保温材料，可使辐板温度低 于Ac3线，其少量球化珠光体组织得以保留，而轮辋在高温气氛下短时间内实现奥氏体化，且晶粒细小，此时对踏面淬火300士 10s，可使轮辋获得较细的片状珠光体晶粒。最 后再加热至510士 10°C进行回火工序。上述技术方案解决了本领域长期未能解决的技术难题，与现有技术相比，本发 明获得了以下有益效果对于碳含量在0.55% -0.77%范围的高碳钢车轮，通过改变辐板珠光体组织 状态，达到降低辐板强度，提高辐板冲击韧性指标的目的，一般可使辐板冲击功提高 10-15J左右，使辐板强度降低60-100N/mm2左右；淬火时通过快速加热使轮辋温度上升 至Ac3线上实现组织的奥实体化，由于快速加热减少奥氏体晶粒的长大时间，因此淬火 后轮辋获得较细的片状珠光体晶粒，明显提高轮辋的各项性能指标，使轮辋达到较好的 强韧性匹配，可使轮辋冲击韧性提高5J左右，断裂韧性提高10-15MPa.m"2左右，大大改 善了车轮的强韧性匹配，确保车轮服役的安全性，提高车轮的整体性能；该工艺可实现 对辐板、轮辋同时处理，较以往轮辋、辐板分布处理工艺，简化了流程，提高了效率。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的描述。实施例1，包括以下步骤将表1所示成分的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在1270°C加热；随后通过常 规高温锻压轧制成直径为860mm车轮工件在450°C进行缓冷去氢处理后，出炉冷却至 室温；然后加热至830°C，保温2h，然后空冷，进行正火预处理；对车轮轮毂、辐板表 面涂敷耐火石棉进行保护加热至710°C并保温70min ；将车轮放入炉温910°C的保温炉 内快速加热升温并保温30min，完成淬火加热后对轮辋踏面淬火300士 10s;最后加热至 500 士 10°C回火处理。实施例2，包括以下步骤将表1所示成分的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在1290°C加热；随后通过常 规高温锻压轧制成直径为920mm车轮工件在550°C进行缓冷去氢处理后，出炉冷却至 室温；然后加热至850°C，保温3h，然后空冷，进行正火预处理；对车轮轮毂、辐板 表面涂敷耐火石棉进行保护加热740°C保温90min后，将车轮放入炉温930°C的保温炉 内快速加热升温并保温40min，完成淬火加热后对轮辋踏面淬火300 士 IOs ；最后加热至 500 士 10°C回火处理。对比例1化学成分同实施例1，其工艺为1250°C轧制并在450°C进行缓冷去氢处理一加 热860°C并保温4h后出炉淬火300s — 500°C回火处理。对比例2化学成分同实施例2，工艺步骤同对比例1。实施例1、实施例2、对比例1和对比例2车轮轮辋辐板最终处理后强硬度性 能、韧性性能结果见表2和表3。表1、实施例车轮化学成分(质量百分数)权利要求1.，包括以下步骤A、将轧制成型的车轮加热至830-850°C，并保温2-3h，然后出炉空冷；B、对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料，加热至710-740°C，保温70-90min；C、将车轮放入炉温910-930°C保温炉内快速加热升温，并保温30-40min;D、对踏面淬火300± 1OsE、加热至510士10°C进行回火。2.如权力要求1所述的热处理方法，其特征在于步骤B中所述的耐火材料为耐火石棉。3.根据权利要求1的车轮热处理方法，其特征是所述高碳钢碳含量为 0.55% -0.77% (质量百分比)。全文摘要本专利技术公开了一种高碳钢车轮的热处理方法，在锻压轧制工序、等温工序之后，将车轮工件加热至830-850℃进行空冷正火处理；在随后的淬火加热时对辐板覆盖耐火材料进行保护，首先加热至710-740℃，保温90min，进行两相区退火，使碳化物发生部分球化，获得少量粒状珠光体组织，随后将车轮放入炉温为910-930℃保温炉内，保温40min后，进行淬火，最后在500±10℃回火处理。采用上述技术方案，可显著提高车轮辐板冲击韧性，有效降低车轮辐板强度，同时在确保高碳钢车轮轮辋强度、硬度不变的前提下明显提高冲击韧性及断裂韧性，以有效提高高碳钢车轮整体性能，保证产品的使用安全。文档编号C21D1/68GK102021301SQ20101061355公开日2011年4月20日 申请日期201本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，包括以下步骤：Ａ、将轧制成型的车轮加热至８３０－８５０℃，并保温２－３ｈ，然后出炉空冷；Ｂ、对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料，加热至７１０－７４０℃，保温７０－９０ｍｉｎ；Ｃ、将车轮放入炉温９１０－９３０℃保温炉内快速加热升温，并保温３０－４０ｍｉｎ；Ｄ、对踏面淬火３００±１０ｓＥ、加热至５１０±１０℃进行回火。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海，陈刚，江波，李翔，王世付，钟斌，孙曼丽，程德利，
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]