專利名稱：：高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法及熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于金屬材料熱處理的
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及鐵路用輾鋼整體車輪熱處理技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法。另外，本發(fā)明還涉及應(yīng)用上述方法的相應(yīng)熱處理裝置。技術(shù)背景長(zhǎng)期以來，國內(nèi)貨車車輪均采用材質(zhì)為C《0.65X的C-Mn碳素鋼，經(jīng)熱處理后的車輪輪輞組織狀態(tài)為鐵素體-珠光體。隨著中國鐵路貨運(yùn)向重載方向發(fā)展，貨車車輪異常磨耗、輾堆問題日益突出，究其原因，主要同現(xiàn)有貨車車輪鋼材質(zhì)的接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性較差有關(guān)。有效解決上述問題的方法是車輪采用高碳鋼材料。碳含量提高后，經(jīng)常規(guī)熱處理，車輪輪輞踏面表層即踏面下10mm以內(nèi)會(huì)產(chǎn)生由珠光體、貝氏體組成的異常組織，這是由常規(guī)熱處理冷卻方法所決定的。目前，國內(nèi)外所采用的車輪熱處理冷卻方法基本相同，均是將車輪奧氏體化加熱后，直接對(duì)車輪輪輞踏面或踏面及外側(cè)面進(jìn)行大流量連續(xù)強(qiáng)制性噴水冷卻，踏面表層內(nèi)的金屬冷卻速度極大，達(dá)到l(TC/s以上，超過鋼的下臨界冷卻速度，必然會(huì)導(dǎo)致異常組織的產(chǎn)生。在本說明書附圖中的圖5為上述現(xiàn)有技術(shù)所采用的熱處理冷卻方法獲得的車輪輪輞踏面表層金相組織狀態(tài)圖。該圖即為車輪輪輞踏面表層過硬過脆的異常組織的顯微結(jié)構(gòu)。熱處理冷卻過程中產(chǎn)生的異常組織比正常的鐵素體-珠光體組織更硬且更脆，在輪軌接觸應(yīng)力的作用下極易發(fā)生剝離脫落，破壞車輪踏面的光潔度和完整性，需要進(jìn)行鏇修后才能繼續(xù)使用，直接降低了車輪的使用壽命；同時(shí)，異常組織的存在使踏面表層硬度明顯升高，新車輪使用初期踏面很難產(chǎn)生適當(dāng)變形以盡快獲得較理想的輪軌幾何匹配關(guān)系，導(dǎo)致車輪輪輞承受過大的接觸應(yīng)力，容易產(chǎn)生早期接觸疲勞損傷，更嚴(yán)重地影響車輪使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個(gè)問題是提供一種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，其目的是防止高碳鋼火車車輪踏面表層產(chǎn)生異常組織，改善其機(jī)械性能并延長(zhǎng)使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為-本發(fā)明所提供的這種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為0.72%0.77%的火車車輪的輪輞表面進(jìn)行熱處理，該方法的過程是首先對(duì)火車車輪進(jìn)行整體加熱，然后對(duì)輪輞表面進(jìn)行冷卻淬火；在冷卻過程中，先用小流量水流對(duì)火車車輪的車輪踏面進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，然后用大流量水流對(duì)車輪踏面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻。以下是本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提出的更詳盡的技術(shù)方案在對(duì)火車車輪的輪輞進(jìn)行加熱時(shí)，使火車車輪的輪輞保持在奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)；用小流量水流對(duì)車輪踏面進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，使所述的車輪踏面下10mm內(nèi)的溫度降至Al以下的一定溫度區(qū)間內(nèi)；用大流量水流對(duì)車輪踏面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻，使輪輞內(nèi)部金屬加速充分冷卻；不同流量的噴水采用不同的噴嘴。以上所述熱處理方法的工藝過程是首先將火車車輪置于臥式淬火臺(tái)中；加熱時(shí)，使火車車輪的輪輞加熱溫度為800°C810°C;然后用配置在車輪踏面周圍的一組小流量噴嘴，將水流噴向旋轉(zhuǎn)的車輪踏面，進(jìn)行短時(shí)噴水冷卻，控制冷卻時(shí)間，使車輪踏面下5mm處溫度降低到650"C690'C溫度范圍，此時(shí)在車輪踏面表層形成一層網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織；同時(shí)使車輪輪輞內(nèi)部即車輪踏面下10mm45mm的范圍內(nèi)，溫度仍超過Ac3，尚未發(fā)生組織轉(zhuǎn)變；切換噴嘴，用預(yù)先配置在車輪踏面周圍的另一組大流量噴嘴，將水流噴向旋轉(zhuǎn)的車輪踏面，使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s5°C/s的冷卻速度加速冷卻到550°C以下，從而在車輪輪輞內(nèi)部即車輪踏面下10mm45mm的范圍內(nèi)，形成斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織；取出火車車輪，熱處理工藝結(jié)束。下面是關(guān)于該方法中，冷卻時(shí)間和冷卻溫度等工藝參數(shù)的兩個(gè)不同的技術(shù)方案，供選擇應(yīng)用1、所述的短時(shí)間小流量噴水冷卻，其噴嘴流量為4.9L/min，冷卻時(shí)間為30s，使車輪踏面下5mm處溫度降低到687°C;接著再對(duì)車輪踏面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量噴水冷卻，其噴嘴流量為35L/min，冷卻時(shí)間為180s。2、所述的短時(shí)間小流量噴水冷卻，其噴嘴流量為4.9L/min，冷卻時(shí)間為40s，使車輪踏面下深5mm處溫度降低到650°C;接著再對(duì)車輪踏面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量噴水冷卻，其噴嘴流量為35L/min，冷卻時(shí)間為180s。另外，以上所述的小流量噴水和大流量噴水的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換及流量的大小、所述的不同流量的噴水時(shí)間，均由車輪輪輞淬火電控單元根據(jù)設(shè)定的程序及溫度的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。為了實(shí)現(xiàn)與上述技術(shù)方案相同的發(fā)明目的，本發(fā)明所要解決的另一個(gè)問題是還提供了實(shí)施上述熱處理方法的火車車輪輪輞熱處理裝置，其技術(shù)方案是該裝置的主體結(jié)構(gòu)為臥式淬火臺(tái)，所述的臥式淬火臺(tái)設(shè)有淬火臺(tái)殼體，所述的火車車輪軸線豎直并通過車輪夾具固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在淬火臺(tái)殼體內(nèi)的中心位置，在所述的淬火臺(tái)殼體上還設(shè)有進(jìn)水環(huán)管，并通過噴嘴將水流噴到車輪踏面上，所述的進(jìn)水環(huán)管分為大流量進(jìn)水環(huán)管和小流量進(jìn)水環(huán)管，所述的大流量進(jìn)水環(huán)管接通多個(gè)大流量噴嘴；所述的小流量進(jìn)水環(huán)管接通多個(gè)小流量噴嘴。噴嘴的具體位置的技術(shù)方案所述的大流量噴嘴和小流量噴嘴沿車輪踏面的外圓周方向均勻間隔分布，其噴嘴的方向均朝向車輪踏面。上述熱處理裝置的控制結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案該裝置上設(shè)有車輪輪輞淬火電控單元，所述的車輪輪輞淬火電控單元存儲(chǔ)車輪輪輞淬火的控制程序，所述的大流量進(jìn)水環(huán)管和小流量進(jìn)水環(huán)管的進(jìn)水管路上均設(shè)有由電氣控制的閥門，所述的閥門通過電氣控制線路與所述的車輪輪輞淬火電控單元連接，并接受其控制。在所述的火車車輪的輪輞上設(shè)溫度傳感元件，并與所述的車輪輪輞淬火電控單元通過信號(hào)線路連接，向車輪輪輞淬火電控單元傳送溫度數(shù)據(jù)。上述技術(shù)方案具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)，并在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了顯著的技術(shù)進(jìn)步，解決了本領(lǐng)域長(zhǎng)期未能解決的技術(shù)難題，充分體現(xiàn)了本發(fā)明的新穎性、創(chuàng)造性和實(shí)用性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明獲得了以下有益效果采用本發(fā)明只需對(duì)常用的火車車輪熱處理冷卻裝置進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，通過兩種噴嘴的配合使用，在連續(xù)冷卻條件下使火車車輪輪輞踏面表層和輪輞內(nèi)部相互獨(dú)立發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，艮P-可使踏面下10mm以內(nèi)得到硬度值低于310HBw網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織(鐵素體含量>5%)，完全發(fā)生鐵素體一珠光體組織轉(zhuǎn)變，改善車輪的抗接觸疲勞性能，減少車輪的踏面剝離；能夠使車輪踏面下10mm以內(nèi)的硬度值降低8HBw以上，使用初期車輪踏面的輪軌接觸區(qū)容易產(chǎn)生小量變形，盡早獲得合適的輪與軌的幾何匹配關(guān)系，增大接觸面，降低接觸應(yīng)力水平；輪輞內(nèi)部(踏面下10mm45mm的范圍內(nèi))獲得硬度值超過320HBw的斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體-細(xì)珠光體組織(鐵素體含量<5%)，在輪軌接觸磨合過程完成后，車輪輪輞內(nèi)部的耐磨性能提高，從而提高車輪的使用壽命；同時(shí)，能夠不增大車輪熱處理冷卻工藝的操作難度。下面對(duì)本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說明圖1為本發(fā)明所涉及的火車車輪輪輞熱處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為方法實(shí)施例四中實(shí)測(cè)的車輪踏面下5mm及15mm處的冷卻曲線；圖3為方法實(shí)施例五中實(shí)測(cè)的車輪踏面下5mm及15mm處的冷卻曲線；圖4為方法實(shí)施例四、例五的車輪輪輞踏面表層金相組織狀態(tài)圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中熱處理冷卻方法獲得的車輪輞踏面表層金相組織狀態(tài)圖；圖6為本發(fā)明獲得的車輪輪輞斷面硬度與現(xiàn)有技術(shù)中熱處理冷卻方法處理的車輪輪輞斷面硬度的對(duì)比曲線；圖7為方法實(shí)施例四、例五與現(xiàn)有技術(shù)的熱處理冷卻方法處理的車輪的磨耗失重對(duì)比曲線。圖1中的標(biāo)記為1、大流量進(jìn)水環(huán)管，2、小流量進(jìn)水環(huán)管，3、車輪夾具，4、火車車輪，5、小流量噴嘴，6、旋轉(zhuǎn)臺(tái)，7、淬火臺(tái)殼體，8、大流量噴嘴，9、臥式淬火臺(tái)，10、車輪踏面。具體實(shí)施方式下面對(duì)照附圖，通過對(duì)所提供的優(yōu)選的實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式如具體的實(shí)施條件、實(shí)施要點(diǎn)、工藝參數(shù)、工藝步驟、所用裝備及操作使用方法，以及本發(fā)明所提供的裝置中所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，使其更方便地實(shí)施本發(fā)明。參見圖1的裝置，本發(fā)明解決的第一個(gè)問題提供一種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為0.72%0.77%的火車車輪4的輪輞表面進(jìn)行熱處理。該方法的過程是首先對(duì)火車車輪4進(jìn)行整體加熱，然后對(duì)輪輞表面進(jìn)行冷卻淬火。車輪采用高碳鋼材料的目的是解決火車車輪由于其鋼材材質(zhì)的接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性較差而導(dǎo)致的異常磨耗、輾堆等問題。但是含碳量提高后，經(jīng)過目前常規(guī)的熱處理，車輪輪輞踏面表層即踏面下10mm以內(nèi)會(huì)產(chǎn)生由珠光體、貝氏體組成的異常組織，這是由常規(guī)熱處理冷卻方法所決定的。常規(guī)熱處理冷卻方法的過程中產(chǎn)生的異常組織比正常的鐵素體-珠光體組織更硬且更脆，在輪軌接觸應(yīng)力的作用下極易發(fā)生剝離脫落，破壞車輪踏面的光潔度和完整性，需要進(jìn)行鏇修后才能繼續(xù)使用，直接降低了車輪的使用壽命；同時(shí)，異常組織的存在使踏面表層硬度明顯升高，新車輪使用初期踏面很難產(chǎn)生適當(dāng)變形以盡快獲得較理想的輪軌幾何匹配關(guān)系，導(dǎo)致車輪輪輞承受過大的接觸應(yīng)力，容易產(chǎn)生早期接觸疲勞損傷，更嚴(yán)重地影響車輪使用壽命。為了充分發(fā)揮采用高碳鋼制造火車車輪的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)克服其帶來的不利因素，本發(fā)明采取下面的技術(shù)方案本發(fā)明所提供的這種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，在其冷卻過程中，先用小流量水流對(duì)火車車輪4的車輪踏面10進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，然后用大流量水流對(duì)車輪踏面10進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻。具體做法是在常規(guī)使用的車輪臥式淬火臺(tái)9上增加一根進(jìn)水環(huán)管，在其上安裝一組小流量噴嘴5，結(jié)合原有的大流量噴嘴8，先后對(duì)車輪踏面10進(jìn)行噴水冷卻。上述技術(shù)方案針對(duì)碳含量在0.72%0.77%范圍的高碳火車車輪的材料，對(duì)通常使用的車輪熱處理冷卻裝置簡(jiǎn)單改造，通過兩種噴嘴的配合使用在連續(xù)冷卻條件下使車輪輪輞踏面表層和輪輞內(nèi)部獨(dú)立發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，使車輪踏面10下10mm以內(nèi)完全發(fā)生鐵素體-珠光體組織轉(zhuǎn)變，改善車輪的抗接觸疲勞性能，減少車輪的踏面剝離；能夠適當(dāng)降低踏面下10mm以內(nèi)的硬度值，使用初期車輪踏面的輪軌接觸區(qū)容易產(chǎn)生小量變形，盡早獲得合適的輪軌幾何匹配關(guān)系，降低接觸應(yīng)力水平；能夠適當(dāng)提高車輪輪輞內(nèi)部即車輪踏面10下10mm45mm范圍內(nèi)的硬度值，從而提高車輪耐磨性，提高車輪的使用壽命；能夠不增大車輪熱處理冷卻工藝的操作難度。本發(fā)明所述的熱處理方法的具體實(shí)施可按下面的各實(shí)施例進(jìn)行方法實(shí)施例一在對(duì)火車車輪4整體進(jìn)行加熱時(shí)，使火車車輪4的輪輞保持在奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)；用小流量水流對(duì)車輪踏面10進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，使所述的車輪踏面10下10mm內(nèi)的溫度降至Al以下的一定溫度區(qū)間內(nèi)；用大流量水流對(duì)車輪踏面IO進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻，使輪輞內(nèi)部金屬加速充分冷卻。方法實(shí)施例二不同流量的噴水采用不同的噴嘴。如果采用相同的噴嘴，則不同的流量不能達(dá)到所要求的噴射要求，如果采用小噴嘴，則大流量時(shí)，流量不能滿足；如果采用大噴嘴，則小流量時(shí)噴射壓力及射程達(dá)不到要求。方法實(shí)施例三本發(fā)明所述的火車車輪4的熱處理方法的工藝過程是首先將火車車輪4置于臥式淬火臺(tái)9中；加熱時(shí)，使火車車輪4的輪輞加熱溫度為80(TC810'C;然后用配置在車輪踏面10周圍的一組小流量噴嘴5，將水流噴向旋轉(zhuǎn)的車輪踏面IO，進(jìn)行短時(shí)噴水冷卻控制冷卻時(shí)間，使車輪踏面10下5mm處溫度降低到65(TC69(TC溫度范圍，此時(shí)在車輪踏面10表層形成一層網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織；同時(shí)控制冷卻時(shí)間，使車輪輪輞內(nèi)部、車輪踏面10下10mm45mm的范圍內(nèi)，溫度仍超過Ac3，尚未發(fā)生組織轉(zhuǎn)變；切換噴嘴，用預(yù)先配置在車輪踏面10周圍的另一組大流量噴嘴8，將水流噴向旋轉(zhuǎn)的車輪踏面10，使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s5°C/s的冷卻速度加速冷卻到550'C以下，從而在車輪輪輞內(nèi)部即車輪踏面10下10mm45mm的范圍內(nèi)，形成斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織；取出火車車輪4，熱處理工藝結(jié)束。由于先在車輪踏面10表面形成了一層網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織，因此在隨后采用大流量噴嘴進(jìn)行強(qiáng)制冷卻時(shí)可避免車輪輪輞踏面表層出現(xiàn)異常組織。上述工藝過程，合理控制噴水流量及次序，合理控制冷卻時(shí)間、冷卻速度，使火車車輪4的輪輞的材料金相組織按要求轉(zhuǎn)變，獲得了所需要的不同位置的金相組織，解決了在本說明書的
背景技術(shù)：
部分所述的現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的發(fā)明目的并取得了前面所介紹的有益效果，且方法及其所采用的裝置也不復(fù)雜。下面的兩個(gè)實(shí)施例是對(duì)方法實(shí)施例三中涉及的工藝參數(shù)，采用不同的數(shù)據(jù)的兩個(gè)實(shí)施例，可選擇其中之一進(jìn)行實(shí)施。這兩個(gè)實(shí)施例所涉及的火車車輪4均采用表1所示的合金成分，利用本發(fā)明的所提供的工藝過程對(duì)車輪踏面10進(jìn)行熱處理中的表面冷卻。表l、方法實(shí)施例四、例五所采用的火車車輪的合金成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))cSiMnPS其余0.74%0.29%0.74%0.018%0.003%微量方法實(shí)施例四:參見圖2、圖4、圖6和圖7，在上述實(shí)施例中所述的短時(shí)間小流量噴水冷卻，將保持在80(TC81(TC奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)的車輪，置于臥式淬火臺(tái)9中，先對(duì)車輪踏面進(jìn)行短時(shí)弱噴水冷卻，其噴嘴流量為4.9L/min，冷卻時(shí)間為30s,使車輪踏面5mm處溫度降低到687"C;接著再對(duì)車輪踏面10進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量噴水冷卻，其噴嘴流量為35L/min，冷卻時(shí)間為180s。實(shí)測(cè)的車輪踏面下5mm及15mm處的冷卻曲線如圖2所示；按本實(shí)施例，可使車輪踏面10下10mm以內(nèi)得到硬度值低于310HBw網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織(鐵素體含量>5%)，輪輞內(nèi)部即車輪踏面10下10mm45mm的范圍內(nèi)得到硬度值超過320HBw的斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體-細(xì)珠光體組織(鐵素體含量<5%)，其車輪輪輞踏面表層金相組織狀態(tài)圖如圖4所示；還能夠使車輪踏面下10mm以內(nèi)的硬度值降低8HBw以上，熱處理后車輪輪輞橫截面的硬度分布如圖6所示；在輪軌接觸磨合過程完成后，車輪輪輞內(nèi)部的耐磨性能提高。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的熱處理冷卻方法處理的車輪的磨耗失重對(duì)比曲線如圖7所示；經(jīng)上述方法獲得的機(jī)械性能如下面的表2所示，表明本發(fā)明獲得的樣品與現(xiàn)有技術(shù)獲得的樣品其機(jī)械性能保持同等水平。表2、方法實(shí)施例四、例五與現(xiàn)有技術(shù)中的熱處理冷卻方法獲得的車輪輪輞機(jī)械性能對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>方法實(shí)施例五:參見圖3、圖4、圖6和圖7，在方法實(shí)施例一至例三中所述的短時(shí)間小流量噴水冷卻，將保持在80(TC81(TC奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)的車輪，置于臥式淬火臺(tái)9中，先對(duì)車輪踏面進(jìn)行短時(shí)弱噴水冷卻，其噴嘴流量為4.9L/min，冷卻時(shí)間為40s，使車輪踏面下5mm處溫度降低到650'C;接著再對(duì)車輪踏面10進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量噴水冷卻，其噴嘴流量為35L/min，冷卻時(shí)間為180s。實(shí)測(cè)的車輪踏面下5mm及15mm處的冷卻曲線如圖3所示；按本實(shí)施例，可使車輪踏面10表層下10mm以內(nèi)得到硬度值低于310HBw網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織(鐵素體含量>5%)，輪輞內(nèi)部(車輪踏面10表層下10mm45mm)得到硬度值超過320HBw的斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體-細(xì)珠光體組織(鐵素體含量<5%)，其車輪輪輞踏面表層金相組織狀態(tài)圖如圖4所示；還能夠使車輪踏面下10mm以內(nèi)的硬度值降低8HBw以上，熱處理后車輪輪輞橫截面的硬度分布如圖6所示；在輪軌接觸磨合過程完成后，車輪輪輞內(nèi)部的耐磨性能提高。本實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的熱處理冷卻方法處理的車輪的磨耗失重對(duì)比曲線如圖7所示；經(jīng)上述方法獲得的機(jī)械性能如上面的表2所示，表明本發(fā)明獲得的樣品與現(xiàn)有技術(shù)獲得的樣品其機(jī)械性能保持同等水平。方法實(shí)施例六本實(shí)施例要解決的是實(shí)現(xiàn)噴水流量的控制，提出相應(yīng)的技術(shù)措施。其目的是使這種控制更準(zhǔn)確、可靠。所述的小流量噴水和大流量噴水的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換及流量的大小、所述的不同流量的噴水時(shí)間，均由車輪輪輞淬火電控單元根據(jù)設(shè)定的程序及溫度的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。本發(fā)明解決的第二個(gè)問題是為了實(shí)現(xiàn)與上述高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法相同的發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了實(shí)施上述熱處理方法的火車車輪輪輞熱處理裝置。其技術(shù)方案是該裝置的主體結(jié)構(gòu)為臥式淬火臺(tái)9，所述的臥式淬火臺(tái)9設(shè)有淬火臺(tái)殼體7，所述的火車車輪4軸線豎直并通過車輪夾具3固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)6上，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)6固定在淬火臺(tái)殼體7內(nèi)的中心位置，在所述的淬火臺(tái)殼體7上還設(shè)有進(jìn)水環(huán)管，并通過噴嘴將水流噴到車輪踏面10上，所述的進(jìn)水環(huán)管分為大流量進(jìn)水環(huán)管1和小流量進(jìn)水環(huán)管2，所述的大流量進(jìn)水環(huán)管1接通多個(gè)大流量噴嘴8;所述的小流量進(jìn)水環(huán)管2接通多個(gè)小流量噴嘴5。上述技術(shù)方案解決了在前面提出的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法所需要的設(shè)備，使本發(fā)明的成為一個(gè)完整的整體。其技術(shù)方案是相應(yīng)的，其中都包含了相應(yīng)的特定技術(shù)特征，即小流量噴水和大流量噴水的結(jié)合使用。裝置實(shí)施例一-本實(shí)施例是噴嘴設(shè)置的具體結(jié)構(gòu)，保證了所有噴嘴對(duì)車輪踏面IO均勻和有效地噴水。所述的大流量噴嘴8和小流量噴嘴5沿車輪踏面10的外圓周方向均勻間隔分布，其噴嘴的方向均朝向車輪踏面IO。裝置實(shí)施例二本實(shí)施例是所述裝置的控制結(jié)構(gòu)。上述裝置上設(shè)有車輪輪輞淬火電控單元，所述的車輪輪輞淬火電控單元存儲(chǔ)車輪輪輞淬火的控制程序，所述的大流量進(jìn)水環(huán)管1和小流量進(jìn)水環(huán)管2的進(jìn)水管路上均設(shè)有由電氣控制的閥門，所述的閥門通過電氣控制線路與所述的車輪輪輞淬火電控單元連接，并接受其控制。上述結(jié)構(gòu)使本發(fā)明提供的裝置的控制更準(zhǔn)確和可靠，特別是對(duì)不同水流的流量控制、噴水時(shí)間的控制、不同水流的切換等，易于調(diào)控，操作簡(jiǎn)單，有利于利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制。裝置實(shí)施例三本實(shí)施例是溫度控制所必須的結(jié)構(gòu)。在所述的火車車輪4的輪輞上設(shè)溫度傳感元件，并與所述的車輪輪輞淬火電控單元通過信號(hào)線路連接，向車輪輪輞淬火電控單元傳送溫度數(shù)據(jù)。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為0.72％～0.77％的火車車輪(4)的輪輞表面進(jìn)行熱處理，該方法的過程是首先對(duì)火車車輪(4)進(jìn)行加熱，然后對(duì)輪輞表面進(jìn)行冷卻淬火，其特征在于在冷卻過程中，先用小流量水流對(duì)火車車輪(4)的車輪踏面(10)進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，然后用大流量水流對(duì)車輪踏面(10)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻。2、按照權(quán)利要求1所述的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，其特征在于在對(duì)火車車輪(4)的輪輞進(jìn)行加熱時(shí)，使火車車輪(4)的輪輞保持在奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)；用小流量水流對(duì)車輪踏面(10)進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，使所述的車輪踏面(10)下10mm內(nèi)的溫度降至Al以下的一定溫度區(qū)間內(nèi)；用大流量水流對(duì)車輪踏面(10)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻，使輪輞內(nèi)部金屬加速充分冷卻；不同流量的噴水采用不同的噴嘴。3、按照權(quán)利要求2所述的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，其特征在于所述方法的工藝過程是-首先將火車車輪(4)置于臥式淬火臺(tái)(9)中；加熱時(shí)，使火車車輪(4)的輪輞加熱溫度為800"C81(TC;然后用配置在車輪踏面(10)周圍的一組小流量噴嘴(5)，將水流噴向旋轉(zhuǎn)的車輪踏面(10)，進(jìn)行短時(shí)噴水冷卻，控制冷卻時(shí)間，使車輪踏面下5mm處溫度降低到65(TC69(TC范圍，此時(shí)在車輪踏面(10)表層形成一層網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織；同時(shí)使車輪輪輞內(nèi)部即車輪踏面(10)下10mm45mm的范圍內(nèi)，溫度仍超過Ac3，尚未發(fā)生組織轉(zhuǎn)變；切換噴嘴，用預(yù)先配置在車輪踏面(10)周圍的另一組大流量噴嘴(8),將水流噴向旋轉(zhuǎn)的車輪踏面(10)，使輪輞內(nèi)部金屬以2'C/s5t:/s的冷卻速度加速冷卻到55(TC以下，從而在車輪輪輞內(nèi)部即車輪踏面(10)下10mm45mm的范圍內(nèi)，形成斷續(xù)網(wǎng)狀鐵素體-珠光體組織；取出火車車輪(4)，熱處理工藝結(jié)束。4、按照權(quán)利要求3所述的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，其特征在于所述熱處理方法的工藝參數(shù)是所述的短時(shí)間小流量噴水冷卻，其噴嘴流量為4.9L/min，冷卻時(shí)間為30s，使車輪踏面(10)下5mm處溫度降低到687r;接著再對(duì)車輪踏面(10)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量噴水冷卻，其噴嘴流量為35L/min，冷卻時(shí)間為180s。5、按照權(quán)利要求3所述的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，其特征在于所述熱處理方法的工藝參數(shù)是所述的短時(shí)間小流量噴水冷卻，其噴嘴流量為4.9L/min，冷卻時(shí)間為40s，使車輪踏面(10)深5mm處溫度降低到650"C;接著再對(duì)車輪踏面(10)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間大流量噴水冷卻，其噴嘴流量為35L/min,冷卻時(shí)間為180s。6、按照權(quán)利要求4或5所述的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，其特征在于所述的小流量噴水和大流量噴水的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)換及流量的大小、所述的不同流量的噴水時(shí)間，均由車輪輪輞淬火電控單元根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行控制。7、一種實(shí)施權(quán)利要求1所述的高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法的火車車輪輪輞熱處理裝置，該裝置的主體結(jié)構(gòu)為臥式淬火臺(tái)(9)，所述的臥式淬火臺(tái)(9)設(shè)有淬火臺(tái)殼體(7)，所述的火車車輪(4)軸線豎直并通過車輪夾具(3)固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)上，所述的旋轉(zhuǎn)臺(tái)(6)固定在淬火臺(tái)殼體(7)內(nèi)的中心位置，在所述的淬火臺(tái)殼體(7)上還設(shè)有進(jìn)水環(huán)管，并通過噴嘴將水流噴到車輪踏面(10)上，其特征在于所述的進(jìn)水環(huán)管分為大流量進(jìn)水環(huán)管(1)和小流量進(jìn)水環(huán)管(2)，所述的大流量進(jìn)水環(huán)管(1)接通多個(gè)大流量噴嘴(8);所述的小流量進(jìn)水環(huán)管(2)接通多個(gè)小流量噴嘴(5)。8、按照權(quán)利要求7所述的火車車輪輪輞熱處理裝置，其特征在于所述的大流量噴嘴(8)和小流量噴嘴(5)沿車輪踏面(10)的外圓周方向均勻間隔分布，其噴嘴的方向均朝向車輪踏面(10)。9、按照權(quán)利要求7或8所述的火車車輪輪輞熱處理裝置，其特征在于該裝置上設(shè)有車輪輪輞淬火電控單元，所述的車輪輪輞淬火電控單元存儲(chǔ)車輪輪輞淬火的控制程序，所述的大流量進(jìn)水環(huán)管(1)和小流量進(jìn)水環(huán)管(2)的進(jìn)水管路上均設(shè)有由電氣控制的閥門，所述的閥門通過電氣控制線路與所述的車輪輪輞淬火電控單元連接，并接受其控制。10、按照權(quán)利要求9所述的火車車輪輪輞熱處理裝置，其特征在于在所述的火車車輪(4)的輪輞上設(shè)溫度傳感元件，并與所述的車輪輪輞淬火電控單元通過信號(hào)線路連接，向車輪輪輞淬火電控單元傳送溫度數(shù)據(jù)。全文摘要本發(fā)明公開了一種高碳鋼火車車輪輪輞表面的熱處理方法，是在冷卻過程中，先用小流量水流對(duì)火車車輪的車輪踏面進(jìn)行短時(shí)間噴水冷卻，然后用大流量水流對(duì)車輪踏面進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)制噴水冷卻。本發(fā)明還公開了實(shí)施上述方法的熱處理裝置，其進(jìn)水環(huán)管分為大流量進(jìn)水環(huán)管和小流量進(jìn)水環(huán)管，大流量進(jìn)水環(huán)管接通多個(gè)大流量噴嘴；小流量進(jìn)水環(huán)管接通多個(gè)小流量噴嘴。采用上述技術(shù)方案，改善車輪的抗接觸疲勞性能，減少車輪的踏面剝離；盡早獲得合適的輪與軌的幾何匹配關(guān)系，增大接觸面，降低接觸應(yīng)力水平；車輪輪輞內(nèi)部的耐磨性能提高，從而提高車輪的使用壽命；能夠不增大車輪熱處理冷卻工藝的操作難度。文檔編號(hào)C21D1/667GK101270408SQ20081002042公開日2008年9月24日申請(qǐng)日期2008年3月4日優(yōu)先權(quán)日2008年3月4日發(fā)明者翔李,波江,王世付,程德利,海趙,斌鐘,剛陳,龔志翔申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司