專利名稱：：一種中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金工業(yè)生產(chǎn)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及鐵路車輪的制造技術(shù)，更具體地說，本發(fā)明涉及一種中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法。
背景技術(shù)：
：鐵路車輪在鋼軌上滾動(dòng)時(shí)，輪與軌之間發(fā)生相互作用，鐵路車輪承受垂直力、導(dǎo)向力、制動(dòng)閘瓦壓力和殘余應(yīng)力等。隨著鐵路不斷提速，尤其是高速鐵路的快速發(fā)展，鐵路車輪的使用條件進(jìn)一步惡化，提高鐵路車輪使用性能，特別是提高鐵路車輪抵抗裂紋擴(kuò)展性能越加顯得重要。斷裂韌性是鐵路車輪鋼重要力學(xué)性能之一，關(guān)乎鐵路車輪的使用安全性，提高其斷裂韌性極為重要。就高速鐵路車輪材質(zhì)的選擇，由于運(yùn)行條件不同，在日本東海道新干線一直沿用高碳鋼，提高材料的強(qiáng)度時(shí)他們的首選；而在西歐，如法國(guó)、德國(guó)、意大利等用的是UIC標(biāo)準(zhǔn)，歐洲使用的EW3262標(biāo)準(zhǔn)；以及印度標(biāo)準(zhǔn)IRSR-19/93等，在要求具有較高強(qiáng)度的同時(shí)，對(duì)輪輞斷裂韌性有了明確規(guī)定，均要求根據(jù)試驗(yàn)樣片數(shù)量而獲得的斷裂韌性平均值必須大于等于80MPa.ml/2，一個(gè)單個(gè)值可以小于該平均值，但必須大于等于70MPa.ml/2。我國(guó)現(xiàn)運(yùn)行的“和諧號(hào)”CRH5型動(dòng)車組車輪的采購技術(shù)規(guī)范中對(duì)輪輞斷裂韌性作出了同樣的要求，但是，我國(guó)現(xiàn)行使用的TB/T2708-1996H和TB/T2817-1997均對(duì)斷裂韌性沒有要求。斷裂韌性KIC是對(duì)材料阻止宏觀裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的度量，它與裂紋本身大小及形狀無關(guān)，也與外應(yīng)力大小無關(guān)，而與材料的成分、熱處理及加工工藝有關(guān)。為提高鐵路車輪使用性能適應(yīng)市場(chǎng)需求，參照歐標(biāo)車輪在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高韌性，進(jìn)行降碳、增加Si和Mn含量的成分調(diào)整，取得一定的成果，馬鋼已累計(jì)開發(fā)出口歐標(biāo)車輪十多萬件，ER7、ER8和ER9品種均有，其中2007年以來的開發(fā)量就達(dá)10萬件左右，均具有較好的強(qiáng)度和韌性，但一直存在斷裂韌性值偏低的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題是提供一種中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，其目的是提高中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的斷裂韌性。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)明所提供的中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，所述的熱處理方法包括軋后的890°C910°C的高溫正火工序、740V760V+890°C910°C兩段式淬火加熱工序、510°C士10°C的回火后水冷工序。所述的熱處理方法的具體技術(shù)方案是將按照常規(guī)工藝軋制后的鐵路車輪隨爐升溫至890°C910°C，保溫120min后出爐空冷至室溫，再將鐵路車輪隨爐升溫至740°C760°C，保溫60min士5min后，快速加熱至890°C910°C，保溫30min后，出爐噴水冷卻300s，然后放入510°C士10°C爐中，保溫4h后，浸水冷卻；浸水冷卻的時(shí)間為15min20min。按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，所述的鐵路車輪的成分為C0.50%；Si1.05%；Mn1.00%；P0.008%；S0.006%；Cr0.016%；Ni0.006%；Cu0.007%。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，對(duì)軋后中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪增加高溫正火處理工序，旨在細(xì)化并均勻化原始組織，以促進(jìn)終處理后組織的細(xì)化、均勻化和促進(jìn)鋼中P、N等脆性元素均勻化，改善鐵路車輪韌性；采用兩段式淬火加熱方式，第一段加熱把鐵路車輪溫度控制在接近Acl點(diǎn)，為提高輪輞兩相區(qū)加熱速度創(chuàng)造條件，第二段采用高溫、短時(shí)加熱，以高的爐氣溫度提高兩相區(qū)加熱速度，以較短的加熱時(shí)間限制奧氏體化時(shí)間；采用回火后快速水冷的方法，可以消除回火脆性，同時(shí)回火后水冷也能改變應(yīng)力分布，提高疲勞性能。采用上述方法進(jìn)行熱處理的鐵路車輪除了具有較高的斷裂韌性外，還具有較好的強(qiáng)韌性配比。增加預(yù)處理工藝，在相同的常規(guī)加熱條件下，可使KQ提高7Mpa.ml左右；快速加熱淬火工藝輪輞斷裂韌性高于常規(guī)淬火工藝，KQ增值均達(dá)到8Mpaiml左右。下面對(duì)本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說明圖1為本發(fā)明的兩段快速加熱與現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)加熱，在鐵路車輪踏面35mm處的溫度變化對(duì)比圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)鐵路車輪輪輞顯微組織金相圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)鐵路車輪輻板顯微組織金相圖；圖4為本發(fā)明的鐵路車輪輪輞顯微組織金相圖；圖5為本發(fā)明的鐵路車輪輻板顯微組織金相圖。具體實(shí)施例方式下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，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。由于斷裂韌性對(duì)金屬材料的熱處理非常敏感，通過發(fā)明一種具有針對(duì)性的熱處理方法可以有效提高中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的斷裂韌性。本發(fā)明所提供的中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，所述的熱處理方法包括軋后的890°C910°C的高溫正火工序、740V760V+890°C910°C兩段式淬火加熱工序、510°C士10°C的回火后水冷工序。對(duì)軋后中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪增加高溫正火處理工序，旨在細(xì)化并均勻化原始組織，以促進(jìn)終處理后組織的細(xì)化、均勻化和促進(jìn)鋼中P、N等脆性元素均勻化，改善鐵路車輪韌性。本發(fā)明所述的熱處理方法的具體技術(shù)方案是將按照常規(guī)工藝軋制后的鐵路車輪隨爐升溫至890°C910°C，保溫120min后出爐空冷至室溫，再將鐵路車輪隨爐升溫至740V760°C，保溫60min士5min后，快速加熱至890°C910°C，保溫30min后，出爐噴水冷卻300s，然后放入510°C士10°C爐中，保溫4h后，浸水冷卻；浸水冷卻的時(shí)間為15min20min，采用常溫自來水即可。參見圖1，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的加熱曲線對(duì)比圖，采用兩段式淬火加熱方式，第一段加熱把鐵路車輪溫度控制在接近Acl點(diǎn)，為提高輪輞兩相區(qū)加熱速度創(chuàng)造條件，第二段采用高溫、短時(shí)加熱，以高的爐氣溫度提高兩相區(qū)加熱速度，以較短的加熱時(shí)間限制奧氏體化時(shí)間。采用回火后快速水冷的方法，可以消除回火脆性，同時(shí)回火后水冷也能改變應(yīng)力分布，提高疲勞性能。經(jīng)該種方法進(jìn)行熱處理的鐵路車輪除了具有較高的斷裂韌性外，還具有較好的強(qiáng)韌性配比。增加預(yù)處理工藝，在相同的常規(guī)加熱條件下，可使KQ提高7Mpajni左右；快速加熱淬火工藝輪輞斷裂韌性高于常規(guī)淬火工藝，KQ增值均達(dá)到8Mpa_mi左右。參見圖2現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)鐵路車輪輪輞顯微組織金相圖；圖3現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)鐵路車輪輻板顯微組織金相圖；圖4本發(fā)明的鐵路車輪輪輞顯微組織金相圖和圖5為本發(fā)明的鐵路車輪輻板顯微組織金相圖。下面通過兩個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)的說明。其中，實(shí)施例的參數(shù)均指采用本發(fā)明技術(shù)得到的參數(shù)，對(duì)比例的參數(shù)均指用于與相應(yīng)實(shí)施例對(duì)照的、采用現(xiàn)有技術(shù)的得到的參數(shù)。實(shí)施例一鐵路車輪鋼化學(xué)成分見表1。表1、實(shí)施例及對(duì)比例鐵路車輪工件化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，Wt-%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>將表1所示成分的中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪鋼坯按照常規(guī)工藝在1270°C1290°C加熱；隨后通過現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)高溫鍛壓軋制成鐵路車輪工件，將軋后鐵路車輪分別對(duì)對(duì)比例進(jìn)行常規(guī)熱處理，對(duì)實(shí)施例一按本發(fā)明提供的方法進(jìn)行熱處理。力學(xué)性能見表2、表3。由表2可以看出實(shí)施例一和對(duì)比例的力學(xué)性能大致相同，只有KQ不同，實(shí)施例一高于對(duì)比例1()Mpaiml且已知根據(jù)規(guī)定試驗(yàn)樣片而獲得的平均KQ值必須大于等于80MPa.m*廠個(gè)單個(gè)值^TW小亥平均值，但必、須大〒等〒70MPa.m*。由表2禾口表3數(shù)據(jù)可知實(shí)施例一完全符合要求。表2、實(shí)施例一和對(duì)比例的鐵路車輪輪輞力學(xué)性能結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表3、實(shí)施例1的KQ結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例二鐵路車輪鋼化學(xué)成分見表4。表4、實(shí)例及對(duì)比例鐵路車輪工件化學(xué)成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，Wt-%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>將表5所示成分的中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪鋼坯按照常規(guī)工藝在1270°C1290°C加熱；隨后通過常規(guī)高溫鍛壓軋制成鐵路車輪工件，將軋后鐵路車輪分別進(jìn)行常規(guī)熱處理做為對(duì)比例和按本發(fā)明進(jìn)行熱處理。力學(xué)性能見表5、表6。表5、實(shí)施例2和對(duì)比鐵路車輪輪輞力學(xué)性能結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表6、實(shí)施例二的KQ結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表5和表6的數(shù)據(jù)可知實(shí)施例二完全符合要求。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)利要求一種中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，其特征在于按照工藝順序，所述的熱處理方法包括軋后的890℃～910℃的高溫正火工序、740℃～760℃+890℃～910℃兩段式淬火加熱工序、510℃±10℃的回火后水冷工序。2.按照權(quán)利要求1所述的中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，其特征在于所述的熱處理方法將按照常規(guī)工藝軋制后的鐵路車輪隨爐升溫至890°C910°C，保溫120min后出爐空冷至室溫，再將鐵路車輪隨爐升溫至740°C760V，保溫60min士5min后，快速加熱至890°C910°C，保溫30min后，出爐噴水冷卻300s，然后放入510°C士10°C爐中，保溫4h后，浸水冷卻，浸水冷卻的時(shí)間為15min20min。3.按照權(quán)利要求1或2所述的中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，其特征在于按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，所述的鐵路車輪的材料成分包括C0.50%；Si1.05%；Mn1.00%；P0.008%；S0.006%；Cr0.016%；Ni0.006%；Cu0.007%。全文摘要本發(fā)明公開了一種中碳硅錳低合金鋼鐵路車輪的熱處理方法，按照工藝順序，所述的熱處理方法包括軋后的890℃～910℃的高溫正火工序、740℃～760℃+890℃～910℃兩段式淬火加熱工序、510℃±10℃的回火后水冷工序。采用上述技術(shù)方案，旨在細(xì)化并均勻化原始組織，改善鐵路車輪韌性；采用兩段式淬火加熱方式，以高的爐氣溫度提高兩相區(qū)加熱速度，以較短的加熱時(shí)間限制奧氏體化時(shí)間；采用回火后快速水冷的方法，可以消除回火脆性，同時(shí)回火后水冷也能改變應(yīng)力分布，提高疲勞性能。具有較好的強(qiáng)韌性配比。文檔編號(hào)C22C38/42GK101818240SQ201010132560公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年3月22日優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日發(fā)明者孫曼麗,張坤,李翔,江波,王世付,趙海,鐘斌,陳剛申請(qǐng)人:馬鞍山鋼鐵股份有限公司