含鈮動車組車軸用鋼及其熱處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及含鈮動車組車軸用鋼及其熱處理工藝，按照重量百分比含有C：0.24～0.30，Si：0.20～0.40，Mn：0.70～1.00，Cr：0.90～1.20，Ni：0.70～1.30，Mo：0.20～0.30，Cu：0.10～0.60，Zr：0.01～0.04，Nb：0.015～0.050，Ca：0.001～0.005，P≤0.010，S≤0.008，[N]：0.0040～0.0060，T[O]≤0.0015，Als：0.015～0.045，其余為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)；所述鋼的組織為回火索氏體+少量下貝氏體，其中，車軸近表面回火索氏體含量為100％，車軸1/2半徑處回火索氏體含量在75～85％。經(jīng)過特殊熱處理后其塑性和韌性明顯優(yōu)于商業(yè)鋼，其疲勞極限要顯著高于商業(yè)鋼，呈現(xiàn)出良好的強(qiáng)度韌性配合及優(yōu)異的抗疲勞性能。
【專利說明】
含鈮動車組車軸用鋼及其熱處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[00011 本發(fā)明涉及合金鋼領(lǐng)域，具體涉及抗拉強(qiáng)度750~900MPa、屈服強(qiáng)度2 600MPa、-40 °CKV2 2 150J，同時要求具有優(yōu)異的抗疲勞性能的高速動車組車軸用鋼及其熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 車軸是各種車輛中涉及安全的最重要的運動和承載部件之一。由于車軸承受著動 載荷，受力狀態(tài)比較復(fù)雜，如彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷、彎扭復(fù)合載荷，并受到一定沖擊，特別是 高速動車組車軸，其受力狀態(tài)更為復(fù)雜。因此，高速動車組車軸在服役過程中可能會因為疲 勞、彎曲、扭轉(zhuǎn)或拉伸應(yīng)力等而發(fā)生斷裂，其中疲勞斷裂是高速車軸的普遍斷裂形式。為確 保車輛的安全運行，高速動車組車軸必須具有足夠的可靠性和疲勞安全系數(shù)。高速動車組 車軸材料是決定車軸使用壽命和可靠性的關(guān)鍵因素之一，因此，國內(nèi)外十分重視對高速動 車組車軸用鋼的研發(fā)和疲勞性能的研究。
[0003] 隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，對動車組車軸的需要急劇增加，但目前仍主要依 賴于進(jìn)口，因此，迫切需要開發(fā)適用于我國鐵路發(fā)展特點的高強(qiáng)高韌及長疲勞壽命的新材 質(zhì)車軸鋼。近年來，國內(nèi)外開展了抗疲勞破壞車軸鋼的研究開發(fā)。如中國專利申請 201110417295.9中的抗疲勞破壞車軸鋼，仍然采用傳統(tǒng)中碳車軸鋼的高C含量思路，C含量 (0.42~0.45% )較高，這使得鋼的韌性較差，無法滿足動車組車軸對韌性的要求，且抗疲勞 性能改善的幅度有限高。中國專利申請201210384581.4中的一種新型空心車軸用合金鋼， 盡管碳含量較低，具有較好的強(qiáng)韌性配合，但疲勞強(qiáng)度仍較低。從歐洲引進(jìn)的動車組車軸主 要采用調(diào)質(zhì)處理的合金鋼EA4T，雖然給出了化學(xué)成分及力學(xué)性能要求，但沒有給出關(guān)鍵熱 處理工藝參數(shù)，更重要的是鋼中的影響淬透性的合金元素含量偏低，導(dǎo)致大規(guī)格的動車組 車軸內(nèi)部的組織(存在不允許存在的鐵素體)和性能(近心部強(qiáng)度、韌性和疲勞性能偏低)往 往難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些均在實際應(yīng)用中受到了限制，更為關(guān)鍵的是車軸鋼抗疲勞性 能改善的幅度均有限，影響其推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種含鈮動車組車軸用 鋼及其熱處理工藝，實現(xiàn)鋼材抗拉強(qiáng)度750~900MPa、屈服強(qiáng)度2 600MPa、-40°CKV2 M50J， 同時要求具有優(yōu)異的抗疲勞性能。具體技術(shù)方案如下：
[0005] 含鈮動車組車軸用鋼，按照重量百分比含有C: 0.24~0.30，Si : 0.20~0.40，Mn: 0.70~1.00，Cr:0.90~1.20，Ni:0.70~1.30，Mo:0.20~0.30，Cu :0.10~0.60，Zr:0.01~ 0·04，Nb:0·015~0·050，Ca:0·001~0·005，P < 0·010，S < 0·008，[N]:0·0040~0·0060，T
[0] <0.0015 418:0.015~0.045，余為?6和其它不可避免的雜質(zhì);鋼的組織為回火索氏體+ 少量下貝氏體，其中，車軸近表面回火索氏體含量為100%，車軸1/2半徑處回火索氏體含量 在75~85%。
[0006] 進(jìn)一步地，按照重量百分比含有C:0.28,Si :0.37，Μη:0·81，Cr:1.15，Ni :0.81，Mo: 0.27，Cu:0.38，Zr:0.01，Nb:0.046，Ca:0.001，P:0.006，S:0.001，[Ν]:0·0048，Τ[0]: 0.0010 418:0.031，其余為?6和其它不可避免的雜質(zhì)。
[0007] 進(jìn)一步地，鋼材的縱向力學(xué)性能可達(dá)到:Rm: 750MPa~900MPa，ReL或RPo.2 2 600MPa， A2 18%，Z2 40%，-40°C縱向沖擊吸收功KV2> 150J;斷裂韌性Kq值2 120MPa · m1/2;光滑試 樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限RfL 2 375MPa，缺口試樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限RfE 2 310MPa，缺口敏感 性RfL/RfE < 1 · 15;過盈量為0 · 04mm試樣的微動疲勞極限2 215MPa;鹽霧腐蝕14循環(huán)周次試 樣的腐蝕疲勞極限為2 275MPa;鋼材的奧氏體晶粒度大于等于8.0級。
[0008] 上述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，包括如下步驟：
[0009] (1)正火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度870~900°C，在該溫度段加熱保 溫時間按1.2~1.7min/mm計算，空冷；
[0010] (2)淬火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度860~890 °C，在該溫度段加熱保 溫時間按1.5~2. Omin/mm計算，隨后進(jìn)行水淬和油冷；
[0011] (3)回火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度620~680°C，在該溫度段加熱保 溫時間按2~2.5min/mm計算，隨后空冷至室溫。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟(1)-(3)中加熱速度均為50~100°C/h。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟（1)中以80°C/h加熱至溫度900°C，加熱保溫時間300min，空冷。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟(2)中以80°C/h加熱至溫度870°C，加熱保溫時間270min，隨后，先 在淬火槽中通過噴嘴對車軸進(jìn)行水下噴水快速水冷，直至車軸表面溫度降至630°C，后將車 軸從水中取出，浸入油中冷卻直至室溫。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟⑶中以80 °C /h加熱至溫度650 °C，加熱保溫時間420min，空冷。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟(2)中先在淬火槽中通過噴嘴對車軸進(jìn)行水下噴水快速水冷，直至 車軸表面溫度降至600~650°C，后將車軸從水中取出，浸入油中冷卻直至室溫;和/或，水冷 的冷卻速度控制在1.5~2.5°C/s。
[0017] 進(jìn)一步地，其應(yīng)用于含鈮高速動車組車軸用鋼生產(chǎn)工藝中，該工藝包括如下步驟： 電弧爐或轉(zhuǎn)爐冶煉-LF爐精煉-RH或VD真空脫氣-連鑄-鑄坯加熱爐加熱-車軸坯乳制 -車軸坯鍛造-毛坯車軸粗車-車軸齊端面加工-正火+淬火(水淬+油冷)+高溫回火熱處 理，或者，正火+調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)熱處理-車軸外圓精車加工-車軸內(nèi)孔鏜削加工- 外圓磨削-探傷。
[0018] 與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的化學(xué)成分、工藝流程和熱處理工藝工藝參數(shù) 生產(chǎn)的含鈮高速動車組車軸用鋼，測定鋼材的縱向力學(xué)性能可達(dá)到：Rm: 750MPa~900MPa， ReL或RPo. 2 2 600MPa，A 2 18 %，Z 2 40 %，-40 °C縱向沖擊吸收功KV2 2 150J;斷裂韌性KQ值 2 120MPa · mV2;光滑試樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限RfL2 375MPa，缺口試樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限 RfE 2 3lOMPa，缺口敏感性RfL/RfE < 1 · 15;過盈量為0 · 04mm試樣的微動疲勞極限2 215MPa;鹽 霧腐蝕14循環(huán)周次試樣的腐蝕疲勞極限為2 275MPa;鋼材的奧氏體晶粒度大于等于8.0級； 高速動車組車軸"正火+調(diào)質(zhì)(淬火+高溫回火)"熱處理后鋼的組織為回火索氏體+少量下貝 氏體，其中，車軸近表面回火索氏體含量為100%，車軸1/2半徑處回火索氏體含量在75~ 85%〇
【具體實施方式】
[0019] 下面對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。
[0020] 在一個優(yōu)選實施例中，含鈮動車組車軸用鋼按照重量百分比含有C: 0.24~0.30， Si:0.20~0.40，Mn:0.70~1.00，Cr:0.90~1.20，Ni :0.70~1.30，Mo:0.20~0.30，Cu:0.10 ~0.60，Zr:0.01~0.04，Nb:0·015~0.050，Ca:0.001~0·005，Ρ<0.010，S< 0.008,[N]: 0.0040~0.0060，T[0] <0.0015，Als:0.015~0.045，余為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)；所述 鋼的組織為回火索氏體+少量下貝氏體，其中，車軸近表面回火索氏體含量為100%，車軸1/ 2半徑處回火索氏體含量在75~85% ;熱處理工藝，包括如下步驟：（1)正火:將含鈮高速動 車組車軸用鋼加熱至溫度870~900°C，在該溫度段加熱保溫時間按1.2~1.7min/mm計算， 空冷；（2)淬火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度860~890°C，在該溫度段加熱保溫 時間按1.5~2. Omin/mm計算，隨后進(jìn)行水淬和油冷；（3)回火:將含鈮高速動車組車軸用鋼 加熱至溫度620~680 °C，在該溫度段加熱保溫時間按2~2.5min/mm計算，隨后空冷至室溫。
[0021] 在另一個優(yōu)選實施例中，可以采用如下方案:本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：（1)適 當(dāng)降低傳統(tǒng)碳素車軸鋼中的C元素含量，改善鋼的韌性和塑性；（2)向鋼中添加 Ni、Cu元素改 善鋼的淬透性和耐蝕性，并加入微量的Zr、Nb、[N]元素以細(xì)化晶粒，從而提高鋼的韌性特別 是低溫韌性，并改善鋼的強(qiáng)度和韌性配合，提高鋼的抗疲勞性能；（3)加入適量的Ca元素，對 鋼中的夾雜物進(jìn)行變性處理，同時嚴(yán)格控制鋼中雜質(zhì)元素 T[0]、P、S等的含量，以進(jìn)一步提 高鋼的抗疲勞性能。本發(fā)明的關(guān)鍵之處在于將成分優(yōu)化調(diào)整與冶金質(zhì)量控制有機(jī)地結(jié)合起 來，在獲得高強(qiáng)度的同時，獲得優(yōu)異的抗疲勞破壞性能和較低的成本。
[0022] 鋼的具體化學(xué)成分（重量％ )如下：C: 0 · 24~0 · 30，Si : 0 · 20~0 · 40，Mn : 0 · 70~ 1 ·00,0:0.90~1.20，Ni :0.70~1.30，Mo:0.20~0.30，Cu:0.10~0.60，Zr :0.01 ~0.04， Nb:0.015~0.050，Ca:0.001~0.005，P<0.010，S<0.008，[N]:0.0040~0.0060，T[0]< 0.0015，Als :0.015~0.045，余為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)。
[0023]上述各元素的作用及配比依據(jù)如下：
[0024] C:C元素是車軸鋼獲得高的強(qiáng)度、硬度所必需的。傳統(tǒng)車軸鋼中的C含量較高，如目 前鐵路貨車車軸用鋼LZ50中的碳含量為0.50%。高的C含量雖然對鋼的強(qiáng)度、硬度等有利， 但對鋼的塑性和韌性極為不利，且使屈強(qiáng)比降低、脫碳敏感性增大，惡化鋼的抗疲勞性能和 加工性能。因此適當(dāng)降低鋼中的C含量，將其控制在0.30%以下。然而，淬火和高溫回火后為 了獲得所需的高強(qiáng)度和所必須的疲勞性能，C含量須在0.24%以上，因而C含量宜控制為 0.24 ~0.30%。
[0025] Si:Si是鋼中主要的脫氧元素，具有很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化作用，但Si含量過高將使鋼的 塑性和韌性下降，C的活性增加，促進(jìn)鋼在乳制和熱處理過程中的脫碳和石墨化傾向，并且 使冶煉困難和易形成夾雜物，惡化鋼的抗疲勞性能。因此控制Si含量為0.20~0.40%。 [0026] Mn:Mn是脫氧和脫硫的有效元素，還可以提高鋼的淬透性和強(qiáng)度，含量小于0.70% 時，難以起到上述作用。但淬火鋼回火時，Μη和P有強(qiáng)烈的晶界共偏聚傾向，促進(jìn)回火脆性， 惡化鋼的韌性，因而控制Μη含量在1.00%以下。
[0027] Cr:Cr能夠有效地提高鋼的淬透性和回火抗力，以獲得所需的高強(qiáng)度；同時Cr還可 降低C的活度，可降低加熱、乳制和熱處理過程中的鋼材表面脫碳傾向，有利用獲得高的抗 疲勞性能。但含量過高會惡化鋼的韌性，因而控制Cr含量為0.90~1.20%。
[0028] Ni : Ni可提高鋼的淬透性、耐蝕性和保證鋼在低溫下的韌性?？紤]到經(jīng)濟(jì)性，控制 Ni含量為0.80~1.30%。
[0029] M〇:M〇在鋼中的作用主要為提高淬透性、提高回火抗力及防止回火脆性。此外，Mo 元素與Cr元素的合理配合可使淬透性和回火抗力得到明顯提高。Mo含量過低則上述作用有 限，Mo含量過高，則上述作用飽和，且提高鋼的成本。因此，控制Mo含量為0.20~0.30%。
[0030] Cu:Cu在固溶強(qiáng)化、提高淬透性方面與Ni相似。同時，在鋼中加入銅還可提高鋼的 抗腐蝕疲勞性能，因為細(xì)小的Cu沉淀阻滯了疲勞的初期階段脈狀結(jié)構(gòu)的形成，并且銅析出 物具有良好的塑性，可阻礙疲勞裂紋的擴(kuò)展；另外，Cu還有一定的提高鋼耐蝕性作用;從而 提高鋼的腐蝕疲勞強(qiáng)度。但Cu含量過高，鋼在加熱乳制或鍛造過程中容易引起熱脆。綜合考 慮，范圍可控制在0.10~0.60%。
[0031] Zr:加入少量鋯有脫氣、凈化和細(xì)化晶粒作用，有利于提高鋼的低溫沖擊性能和強(qiáng) 度、疲勞性能指標(biāo)。綜合考慮，范圍可控制在0.010~0.040%。
[0032] Nb:Nb對車軸鋼的強(qiáng)韌化效果主要表現(xiàn)為晶粒細(xì)化、析出強(qiáng)化和相變強(qiáng)化。Nb在鋼 中以置換溶質(zhì)原子存在，Nb原子比鐵原子尺寸大，易在位錯線上偏聚，對位錯攀移產(chǎn)生強(qiáng)烈 的拖曳作用，使再結(jié)晶形核受到抑制，對再結(jié)晶具有強(qiáng)烈的阻止作用，提高了奧氏體的再結(jié) 晶溫度，從而達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的，晶粒細(xì)化不僅能提高鋼材的強(qiáng)韌性，而且改善鋼 材的低溫性能。但其價格昂貴。綜合考慮，Nb的范圍可控制在0.015 %~0.050 %。
[0033] Ca:Ca具有脫氧脫硫和對非金屬夾雜物變性處理的作用，從而改善鋼的韌性和抗 疲勞性能。Ca含量小于0.001 %起不到上述作用，但含量超過0.005 %，則加入相當(dāng)困難，且 夾雜物量增多。因而控制Ca含量為0.001~0.005%。
[0034] P:P能在鋼液凝固時形成微觀偏析，隨后在奧氏體化溫度加熱時偏聚在晶界，使鋼 的脆性顯著增大，所以控制P的含量在0.012%以下。
[0035] S:鋼中不可避免的不純物，形成MnS夾雜和在晶界偏聚會惡化鋼的韌性和抗疲勞 性能，因而控制其含量在0.008 %以下。
[0036] [幻：當(dāng)鋼中有￥^1、^3、1^等存在時，氮會與它們形成碳氮化物，能阻止奧氏體再 結(jié)晶，細(xì)化晶粒，提尚鋼的初性，并能提尚鋼的強(qiáng)度。如氣含量偏尚，會以固溶狀態(tài)存在，從 而惡化鋼的韌塑性指標(biāo)。綜合考慮，范圍可控制在0.0040~0.0060%。
[0037] T[0]:氧在鋼中形成各種氧化物夾雜。在應(yīng)力的作用下，在這些氧化物夾雜處容易 產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致微裂紋的萌生，從而惡化鋼的力學(xué)性能特別是韌性和抗疲勞性能。因 此，在冶金生產(chǎn)中須采取措施盡可能降低其含量?？紤]到經(jīng)濟(jì)性，控制其含量在0.0015%以 下。
[0038] 本發(fā)明含鈮高速動車組車軸用鋼生產(chǎn)工藝流程為：電弧爐或轉(zhuǎn)爐冶煉-LF爐精煉 -RH或VD真空脫氣-連鑄-鑄坯加熱爐加熱-車軸坯乳制-車軸坯鍛造-毛坯車軸粗車 -車軸齊端面加工-正火+淬火(水淬+油冷)+高溫回火熱處理-車軸外圓精車加工-車軸 內(nèi)孔鏜削加工-外圓磨削-探傷。
[0039]本發(fā)明關(guān)鍵的熱處理工藝步驟如下：
[0040] (1)正火:將最大直徑為200mm、長度達(dá)2200mm的含鈮高速動車組車軸用鋼加熱(加 熱速度為50~100°C/h)至溫度870~900°C，在該溫度段加熱保溫時間按1.2~1.7min/mm計 算，空冷。經(jīng)正火后不僅細(xì)化了晶粒，而且改善了組織的不均勻性，為隨后的最終熱處理做 好組織準(zhǔn)備。
[0041] (2)淬火(水淬+油冷）：將最大直徑為200_、長度達(dá)2200mm的含釩高速動車組車軸 用鋼加熱（加熱速度為50~100 °C /h)至溫度860~890 °C，在該溫度段加熱保溫時間按1.5~ 2. Omin/mm計算，隨后，先在淬火槽中通過噴嘴對車軸進(jìn)行水下噴水快速水冷(冷卻速度控 制在1.5~2.5°C/s)，直至車軸表面溫度降至600~650°C，后將車軸從水中取出，浸入油中 冷卻直至室溫。
[0042] (3)回火:將最大直徑為200mm、長度達(dá)2200mm的含鈮高速動車組車軸用鋼加熱（加 熱速度為50~100°C/h)至溫度620~680°C，在該溫度段加熱保溫時間按2~2.5min/mm計 算，隨后空冷至室溫。經(jīng)過回火，可獲得均勻細(xì)密回火索氏體+下貝氏體的金相組織，從而可 獲得良好的韌塑性及合適的強(qiáng)度指標(biāo)。
[0043] 在另一個優(yōu)選實施例中，可以采用如下方案:含鈮高速動車組車軸用鋼生產(chǎn)工藝 流程為：電弧爐或轉(zhuǎn)爐冶煉-LF爐精煉-RH或VD真空脫氣-連鑄-鑄坯加熱爐加熱-車軸 坯乳制-車軸坯鍛造-毛坯車軸粗車-車軸齊端面加工-正火+調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火)熱 處理-車軸外圓精車加工-車軸內(nèi)孔鏜削加工-外圓磨削-探傷。
[0044] 本發(fā)明含鈮高速動車組車軸用鋼的熔煉化學(xué)成分、主要熱處理工藝參數(shù)與性能的 實施例如下：
[0045]熱處理工藝步驟及參數(shù)為：
[0046] (1)正火：以80°C/h加熱至溫度900°C，加熱保溫時間300min，空冷。
[0047] (2)淬火(水淬+油冷）：以80 °C/h加熱至溫度870 °C，加熱保溫時間270min，隨后，先 在淬火槽中通過噴嘴對車軸進(jìn)行水下噴水快速水冷(冷卻速度控制在1.5~2.5°C/s)，直至 車軸表面溫度降至630°C，后將車軸從水中取出，浸入油中冷卻直至室溫。
[0048] (3)回火：以80°C/h加熱至溫度650°C，加熱保溫時間420min，空冷。
[0049] 最大直徑為Φ 200mm、長度達(dá)2200mm高速動車組車軸的熔煉化學(xué)成分質(zhì)量百分比 (wt% )見表1，高速動車組車軸經(jīng)過以上熱處理后的性能指標(biāo)見表2。
[0050] 表1高速動車組車軸鋼的熔煉化學(xué)成分質(zhì)量百分比(wt% )
[0051]
[0053]表2高速動車組車軸熱處理后性能指標(biāo)
[0054]
[0055] 續(xù)表2高速動車組車軸熱處理后性能指標(biāo)
[0056]
[0057]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有強(qiáng)度高、抗疲勞性能優(yōu)良的優(yōu)點?？色@得700MPa以上 的高強(qiáng)度，其塑性和韌性明顯優(yōu)于商業(yè)鋼，其疲勞極限要顯著高于商業(yè)鋼，呈現(xiàn)出良好的強(qiáng) 度韌性配合及優(yōu)異的抗疲勞性能。其中：Rm:750MPa~900MPa，ReL或RpQ.2 2 600MPa，A 2 18%， Z 2 40%，-40°C縱向沖擊吸收功KV2 2 150J;斷裂韌性KQ值M20MPa · mV2;光滑試樣的旋轉(zhuǎn) 彎曲疲勞極限RfL 2 375MPa，缺口試樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限RfE 2 310MPa，缺口敏感性RfL/RfE< 1.15;過盈量為0.04mm試樣的微動疲勞極限2 215MPa;鹽霧腐蝕14循環(huán)周次試樣的腐蝕 疲勞極限為2 275MPa;鋼材的奧氏體晶粒度大于等于8.0級；高速動車組車軸"正火+調(diào)質(zhì) (淬火+高溫回火)"熱處理后鋼的組織為回火索氏體+少量下貝氏體，其中，車軸近表面回火 索氏體含量為100%，車軸1/2半徑處回火索氏體含量在75~85%。
[0058]上面對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(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)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場 合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 含鈮動車組車軸用鋼，其特征在于，按照重量百分比含有c:0.24~Ο . 30，Si :0.20~ 0.40，Mn:0.70~1.00，Cr:0.90~1.20，Ni:0.70~1.30，Mo :0.20~0.30，Cu:0.10~0.60， Zr:0.01~0.04，Nb:0.015~0.050，Ca:0.001~0.005，P<0.010，S<0.008，[N]:0.0040~ 0.0060，T[0] < 0.0015，Als:0.015~0.045，其余為Fe和其它不可避免的雜質(zhì)；所述鋼的組 織為回火索氏體+少量下貝氏體，其中，車軸近表面回火索氏體含量為100%，車軸1/2半徑 處回火索氏體含量在75~85%。2. 如權(quán)利要求1所述的含鈮動車組車軸用鋼，其特征在于，按照重量百分比含有C: 0.28,Si：0.37,Mn：0.81,Cr：1.15,Ni：0.81,Mo：0.27,Cu：0.38,Zr：0.01,Nb：0.046,Ca： 0.001，P:0.006，S:0.001，[N] :0.0048，T[0]:0.0010，Als:0.031，其余為 Fe 和其它不可避免 的雜質(zhì)。3. 如權(quán)利要求1或2所述的含鈮動車組車軸用鋼，其特征在于，鋼材的縱向力學(xué)性能可 達(dá)至丨」：Rm: 750MPa~900MPa，ReL或RPo.2 2 600MPa，A 2 18%，Z 2 40 %，-40°C縱向沖擊吸收功KV2 2 150J;斷裂韌性Kq值2 120MPa · mV2;光滑試樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限RfL2 375MPa，缺口試 樣的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞極限RfE 2 310MPa，缺口敏感性RfL/RfE < 1.15;過盈量為0.04mm試樣的微 動疲勞極限2 215MPa;鹽霧腐蝕14循環(huán)周次試樣的腐蝕疲勞極限為2 275MPa;鋼材的奧氏 體晶粒度大于等于8.0級。4. 如權(quán)利要求1-3所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，包括如下步驟： (1) 正火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度870~900°C，在該溫度段加熱保溫時 間按1.2~1.7min/mm計算，空冷； (2) 淬火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度860~890°C，在該溫度段加熱保溫時 間按1.5~2. Omin/mm計算，隨后進(jìn)行水淬和油冷； (3) 回火:將含鈮高速動車組車軸用鋼加熱至溫度620~680°C，在該溫度段加熱保溫時 間按2~2.5min/mm計算，隨后空冷至室溫。5. 如權(quán)利要求4所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，步驟（1)-(3)中加 熱速度均為50~100°C/h。6. 如權(quán)利要求4或5所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，步驟（1)中以80 °C /h加熱至溫度900 °C，加熱保溫時間300min，空冷。7. 如權(quán)利要求4-6所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，步驟(2)中以80 °C/h加熱至溫度870°C，加熱保溫時間270min，隨后，先在淬火槽中通過噴嘴對車軸進(jìn)行水 下噴水快速水冷，直至車軸表面溫度降至630°C，后將車軸從水中取出，浸入油中冷卻直至 室溫。8. 如權(quán)利要求4-7所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，步驟(3)中以80 °C/h加熱至溫度650°C，加熱保溫時間420min，空冷。9. 如權(quán)利要求4-8所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，步驟(2)中先在 淬火槽中通過噴嘴對車軸進(jìn)行水下噴水快速水冷，直至車軸表面溫度降至600~650°C，后 將車軸從水中取出，浸入油中冷卻直至室溫;和/或，水冷的冷卻速度控制在1.5~2.5°C/s。10. 如權(quán)利要求4-8所述含鈮動車組車軸用鋼熱處理工藝，其特征在于，其應(yīng)用于含鈮 高速動車組車軸用鋼生產(chǎn)工藝中，該工藝包括如下步驟：電弧爐或轉(zhuǎn)爐冶煉-LF爐精煉- RH或VD真空脫氣-連鑄-鑄坯加熱爐加熱-車軸坯乳制-車軸坯鍛造-毛坯車軸粗車- 車軸齊端面加工4正火+淬火(水淬+油冷)+高溫回火熱處理，或者，正火+調(diào)質(zhì)（淬火+高溫 回火)熱處理4車軸外圓精車加工4車軸內(nèi)孔鏜削加工4外圓磨削4探傷。
【文檔編號】C22C38/12GK105838988SQ201610416945
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】孫維, 蘇世懷, 杜松林, 高海潮, 汪開忠, 龔志翔, 于文壇, 謝世紅
【申請人】馬鞍山鋼鐵股份有限公司