專利名稱：一種車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，屬于金屬熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來隨著列車的提速對(duì)機(jī)車的性能提出了新的挑戰(zhàn)，從而對(duì)火車車軸性能也提 出了更高的要求。要求輪、軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性，以保證在最高速度與載荷下，絕 對(duì)安全可靠。輪、軸對(duì)于高速列車來說是直接關(guān)系列車安全的至關(guān)重要的零部件。因此，世 界各國都十分重視輪、軸的材料與工藝研究開發(fā)。目前車軸熱處理大多采用調(diào)質(zhì)熱處理加 表面強(qiáng)化處理并采用電熱爐加熱的工藝路線。這種方法存在以下問題，一是車軸在前期進(jìn) 行鍛造時(shí)具有較粗大的晶粒尺寸，后續(xù)熱處理易于發(fā)生組織遺傳導(dǎo)致調(diào)質(zhì)熱處理后也具有 粗大的晶粒尺寸。二是調(diào)質(zhì)加熱過程溫度較高導(dǎo)致混晶現(xiàn)象出現(xiàn)，降低強(qiáng)韌性對(duì)列車的運(yùn) 行安全產(chǎn)生威脅。此外采用臨界點(diǎn)附近波動(dòng)加熱不易獲得均勻的奧氏體晶粒。因此，現(xiàn)有 的車軸鋼熱處理加熱工藝的處理效果還是不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種晶粒尺寸細(xì)化、不易出現(xiàn)混晶現(xiàn)象、容易獲得均勻奧 氏體晶粒及強(qiáng)韌性較高的車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的一種車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝為，在對(duì) 低中碳低合金車軸鋼零件進(jìn)行熱處理工藝加熱時(shí)，在低于并接近臨界點(diǎn)A。3附近溫度對(duì)其 進(jìn)行加熱的同時(shí)，再采用電脈沖加熱，并根據(jù)零件的有效直徑將加熱時(shí)間控制在4mm/min， 以獲得均勻的超細(xì)化奧氏體晶粒。 在低于并接近臨界點(diǎn)A。的溫度范圍為A。3 A。fl(TC的范圍同時(shí)對(duì)低中碳低合金 車軸鋼零件進(jìn)行電爐加熱和電脈沖加熱，加熱完成后即可直接進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火_回火工藝 處理。 當(dāng)?shù)椭刑嫉秃辖疖囕S鋼零件為25CrMoA車軸鋼材料時(shí)，在79(TC 80(rC范圍對(duì)其 進(jìn)行電脈沖加熱。 電脈沖加熱的脈沖電流按零件軸橫截面積5 10A/mm2的電流密度來確定，脈沖 頻率控制在5 80Hz。 在低于并接近臨界點(diǎn)A。3電脈沖加熱零件后，再將溫度提高2°C l(TC對(duì)零件進(jìn)行 加熱，并保持到零件整個(gè)截面上溫度基本一致時(shí)即可進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火_回火工藝處理。
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明在低于臨界點(diǎn)A。3附近對(duì)車軸鋼進(jìn)行電爐加熱 的同時(shí)，采用電脈沖加熱來獲得額外的能量使材料獲得瞬時(shí)的溫度升高而超過A。3臨界點(diǎn) 獲得極細(xì)化的原奧氏體晶粒后直接淬火得到極細(xì)化的馬氏體組織。同時(shí)由于由于脈沖電流 的輸入，不僅使材料中的碳元素、合金元素獲得了額外激活能AE，也使得雜質(zhì)元素獲得了 額外的激活能賧，明顯提高碳原子和其他合金元素?cái)U(kuò)散速度，這樣就改變了雜質(zhì)元素和各 種偏析在奧氏體晶界上的富集，消除了先析鐵索體以層狀出現(xiàn)的可能，使得纖維組織難以形成，從而消除帶狀組織，使得晶粒尺寸和相變組織更加均勻。
下面是本發(fā)明與傳統(tǒng)工藝加工零件的晶粒度對(duì)比如下
零件材料25CrMoA車軸鋼 1、鍛造后經(jīng)傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)熱處理后零件的奧氏體晶粒度為5 7級(jí)；
2、經(jīng)臨界點(diǎn)波動(dòng)超細(xì)化熱處理工藝處理后，但未采用本發(fā)明的電脈沖加熱工藝處 理，其零件的奧氏體晶粒度可達(dá)到10 13級(jí)，但HRC40 42晶粒尺寸的均勻度較差，并 出現(xiàn)輕微的帶狀偏析或帶狀組織； 3、經(jīng)本發(fā)明的電脈沖加熱超細(xì)化處理后，零件的奧氏體晶粒度可達(dá)到10 13級(jí)， HRC43 45晶粒尺寸的均勻度好，基本上消除帶狀偏析和帶狀組織。 從上面的對(duì)比可見經(jīng)本發(fā)明的電脈沖加熱新工藝處理后，零件可獲得均勻的超細(xì) 晶粒，硬度和強(qiáng)度也得到提高。通過以上對(duì)比可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具 有處理后的零件晶粒尺寸超細(xì)小、不會(huì)出現(xiàn)混晶現(xiàn)象、容易獲得均勻奧氏體晶粒的優(yōu)點(diǎn)，而 且本發(fā)明還具有能有效提高零件的強(qiáng)韌性、硬度和強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式在對(duì)低中碳低合金車軸鋼零件進(jìn)行熱處理工藝加熱時(shí)，在低于 并接近臨界點(diǎn)A。3附近溫度對(duì)其進(jìn)行加熱的同時(shí)，再采用電脈沖加熱，并根據(jù)零件的有效直 徑將加熱時(shí)間控制在4mm/min，以獲得均勻的超細(xì)化奧氏體晶粒。 上述在低于并接近臨界點(diǎn)A。3的溫度范圍為A。3 A。fl(TC的范圍同時(shí)對(duì)低中碳低 合金車軸鋼零件進(jìn)行電爐加熱和電脈沖加熱，加熱完成后即可直接進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火_回火 工藝處理。 當(dāng)?shù)椭刑嫉秃辖疖囕S鋼零件為25CrMoA車軸鋼材料時(shí)，最好在79(TC 80(rC范圍 對(duì)其進(jìn)行電脈沖加熱。 在進(jìn)行電脈沖加熱時(shí)，電脈沖加熱的脈沖電流按零件軸橫截面積5 10A/mm2的 電流密度來確定，脈沖頻率控制在5 80Hz。 為了使零件能更好的獲得極細(xì)化的原奧氏體晶粒后直接淬火得到極細(xì)化的馬氏 體組織，可在低于并接近臨界點(diǎn)A。3電脈沖加熱零件后，再將溫度提高2°C l(TC對(duì)零件進(jìn) 行加熱，并保持到零件整個(gè)截面上溫度基本一致時(shí)即可直接進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火_回火工藝處 理即可。 在進(jìn)行電脈沖加熱時(shí)，其電脈沖加熱裝置可采用現(xiàn)有的由加熱爐及其控制系統(tǒng)、 脈沖信號(hào)發(fā)生器、示波儀、變壓器或調(diào)壓器以及控制系統(tǒng)連接組成的成品裝置。
權(quán)利要求
一種車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，其特征在于在對(duì)低中碳低合金車軸鋼零件進(jìn)行熱處理工藝加熱時(shí)，在低于并接近臨界點(diǎn)Ac3附近溫度對(duì)其進(jìn)行加熱的同時(shí)，再采用電脈沖加熱，并根據(jù)零件的有效直徑將加熱時(shí)間控制在4mm/min，以獲得均勻的超細(xì)化奧氏體晶粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，其特征在于在低于并 接近臨界點(diǎn)Ac3的溫度范圍為Ac3 Ac3-l(TC的范圍同時(shí)對(duì)低中碳低合金車軸鋼零件進(jìn)行 電爐加熱和電脈沖加熱，加熱完成后即可直接進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火_回火工藝處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，其特征在于當(dāng)?shù)椭刑?低合金車軸鋼零件為25CrMoA車軸鋼材料時(shí)，在790°C 80(TC范圍對(duì)其進(jìn)行電脈沖加熱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，其特征在于電 脈沖加熱的脈沖電流按零件軸橫截面積5 10A/mm2的電流密度來確定，脈沖頻率控制在 5 80Hz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，其特征在于在低 于并接近臨界點(diǎn)Ac3電脈沖加熱零件后，再將溫度提高2t: l(TC對(duì)零件進(jìn)行加熱，并保持 到零件整個(gè)截面上溫度基本一致時(shí)即可進(jìn)行傳統(tǒng)的淬火_回火工藝處理。
6. 電脈沖加熱裝置由加熱爐及其控制系統(tǒng)、脈沖信號(hào)發(fā)生器、示波儀、變壓器或調(diào)壓器 以及控制系統(tǒng)和連接裝置組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車軸鋼晶粒超細(xì)化電脈沖加熱工藝，在對(duì)低中碳低合金車軸鋼零件進(jìn)行熱處理工藝加熱時(shí)，在低于并接近臨界點(diǎn)Ac3附近溫度對(duì)其進(jìn)行加熱的同時(shí)，再采用電脈沖加熱，并根據(jù)零件的有效直徑將加熱時(shí)間控制在4mm/min，以獲得均勻的超細(xì)化奧氏體晶粒。車軸鋼零件經(jīng)本發(fā)明的電脈沖加熱新工藝處理后，零件可獲得均勻的超細(xì)晶粒，硬度和強(qiáng)度也得到提高。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅具有處理后的零件晶粒尺寸超細(xì)小、不會(huì)出現(xiàn)混晶現(xiàn)象、容易獲得均勻奧氏體晶粒的優(yōu)點(diǎn)，而且本發(fā)明還具有能有效提高零件的強(qiáng)韌性、硬度和強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D1/34GK101709359SQ20091030878
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者吳光英, 張春紅, 梁宇, 梁益龍, 王興安, 王筑生 申請(qǐng)人:貴州大學(xué);貴陽特殊鋼有限責(zé)任公司;南京新光英爐業(yè)有限公司