一種車輪鋼,其用途以及熱處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鐵道車輛用輾鋼車輪制造領(lǐng)域，具體涉及一種軸重25t~30t，運(yùn)行速 度< 120km/h的鐵道貨車車輛用輾鋼整體車輪的熱處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國現(xiàn)行鐵道貨車車輛用車輪標(biāo)準(zhǔn)為1997年頒布的鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/ T2817-1997《鐵道車輛用輾鋼整體車輪技術(shù)條件》，主要適用于運(yùn)行速度不低于120km/h的 鐵道貨車車輛用車輪。該標(biāo)準(zhǔn)中常規(guī)CL60鋼C含量要求為0. 55-0. 65%，幾十年沒有變化。 近些年來，傳統(tǒng)車輪鋼運(yùn)行于重載、提速條件下，先后暴露出大量的問題，包括磨損和輾邊 嚴(yán)重，車輪剝離、掉塊加劇，車輪的壽命急劇縮短，造成經(jīng)常性的非正常停車檢修。以大秦線 重載運(yùn)輸為例，C80、C76型重載貨車裝備的25t軸重CL60材質(zhì)車輪服役效果很不理想，車 輪磨耗超過1. 5_/10萬公里，遠(yuǎn)大于23t軸重普通車型車輪。
[0003] 即將頒布實(shí)施的新鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中部分內(nèi)容將替代TB/T2817-1997。新TB中 新增了 適用于 25t-30t軸重的CL65 (0. 57-0. 67 %C)、CL70 (0. 68-0. 77 %C)兩個(gè)材質(zhì)，車輪 的強(qiáng)度、硬度要求隨著C含量的增加而提高，同時(shí)新TB即將對CL70輻板常溫沖擊提出明確 要求，雖然具體沖擊值要求仍為確定，但可確定應(yīng)不低于10J。
[0004] 對于C含量處于高碳鋼范圍內(nèi)的CL70鋼車輪，新鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求車輪輪輞經(jīng)淬 火和回火處理后，其顯微組織應(yīng)為細(xì)珠光體和少量鐵素體，這種組織的顯著特點(diǎn)是，強(qiáng)硬度 的提高會(huì)導(dǎo)致沖擊韌性的下降，從而降低車輪內(nèi)部抗裂紋擴(kuò)展能力，當(dāng)車輪在服役過程中 會(huì)受到復(fù)雜的輪軌相互作用力的作用時(shí)，會(huì)對使用安全性能產(chǎn)生不利影響。
[0005] 馬鋼在研發(fā)高碳鋼CL70車輪過程中，按照車輪常規(guī)軋制、熱處理工藝試制的CL70 車輪，存在輻板沖擊韌性平均值低于10J、且較平均值10J的富余量不足的現(xiàn)象，無法在滿 足既定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上獲得較好輻板沖擊韌性，降低了高碳鋼車輪的使用安全性能。
[0006] 因此，如何在保證高碳鋼（0. 68-0. 77%C)車輪強(qiáng)度水平不降低的前提下，有效提 高車輪的沖擊韌性指標(biāo)，是目前急需解決的一個(gè)重要問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種高碳鋼（0. 68-0. 77%C)鐵路貨車車輪的熱處理方 法，其目的是在保證車輪強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，提高輻板沖擊韌性，改善車輪使用安全性能。具體 技術(shù)方案如下：
[0008] 一種車輪鋼，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0.68-0. 77 %、Si彡1.00%、 Mn彡1. 20%、P彡0. 025%、S彡0. 025%，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。
[0009] 進(jìn)一步地，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0.70%、Si0.85%、Mn0.81%、P 0. 014%、S0.Oil%。
[0010] 進(jìn)一步地，含有化學(xué)成分重量百分比為：C0.74%、Si0.93%、Mn0.82%、P 0. 015%、S0. 010%。
[0011] 上述的車輪鋼的用途，用于制造鐵路貨車車輪。
[0012] 上述的車輪鋼的熱處理方法，包括如下步驟：
[0013] (1)車輪隨爐升溫至850~870°C;
[0014] (2)保溫；
[0015] (3)輪輞噴水冷卻；
[0016] (4)在輻板中部溫度降至730°C以下時(shí)，對輻板部位進(jìn)行風(fēng)冷；
[0017] (5)空冷；
[0018] (6)加熱，回火，保溫。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟（1)中所述車輪首先經(jīng)過常規(guī)工藝軋制。
[0020] 進(jìn)一步地，步驟（2)中保溫2. 5-3.Oh。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟（3)中使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s~5°C/s的冷卻速度加速冷卻到 550°C以下。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟（4)中使輻板內(nèi)部金屬以3°C/s~6°C/s的冷卻速度加速冷卻至 550°C以下。
[0023] 步驟（6)中加熱至490±10°C回火，保溫時(shí)間處理不小于4小時(shí)。
[0024] 車輪常規(guī)熱處理制度一般為：乳后車輪熱處理加熱，加熱后進(jìn)行輪輞淬火，此時(shí)輻 板為空冷狀態(tài)，然后進(jìn)行整體車輪回火。與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種改善高碳 鋼（0.68-0. 77%C)鐵路貨車車輪輻板沖擊韌性的熱處理方法，在對按照常規(guī)工藝軋制、熱 處理加熱后的車輪工件進(jìn)行輪輞淬火時(shí)，對輻板增加風(fēng)冷，以加快輻板處冷卻速度，促進(jìn)先 共析鐵素體析出量的增加和珠光體片層細(xì)化，從而在改善車輪輻板沖擊韌性的同時(shí)，不降 低其強(qiáng)度，使之達(dá)到較好的強(qiáng)韌性匹配。采用本發(fā)明熱處理后的高碳鋼（〇. 68-0. 77%C)鐵 路貨車車輪在使得強(qiáng)度與常規(guī)高碳鋼車輪相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，輻板沖擊性能顯著提高，從而獲 得了良好的綜合力學(xué)性能，從而提高車輪使用安全性能。
【附圖說明】
[0025] 圖1為常規(guī)高碳鋼車輪輻板顯微組織（片狀珠光體+少量鐵素體）
[0026] 圖2為本發(fā)明車輪輻板顯微組織（細(xì)片狀珠光體+少量鐵素體）
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí) 施例。
[0028]一種針對高碳鋼鐵路貨車車輪的熱處理方法，高碳鋼鐵路貨車車輪的化學(xué)成分重 量百分比為：C0? 68-0. 77%、Si彡 1. 00%、Mn彡 1. 20%、P彡 0? 025%、S彡 0? 025%，其余 為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。具體操作方法為：將按照常規(guī)工藝軋制后的車輪，隨爐升溫 至850~870°C保溫2. 5-3. 0小時(shí)后，輪輞噴水冷卻（使輪輞內(nèi)部金屬以2°C/s~5°C/s 的冷卻速度加速冷卻到550°C以下），在輻板中部溫度降至730°C以下時(shí)，對輻板部位進(jìn)行 風(fēng)冷（使輻板內(nèi)部金屬以3°C/s~6°C/s的冷卻速度加速冷卻至550°C以下），然后空冷， 最后再加熱至490± 10°C回火，保溫時(shí)間處理不小于4小時(shí)。使輻板組織細(xì)片狀珠光體+少 量鐵素體，本發(fā)明使得輻板處片狀珠光體片層間距減小，即鐵素體