專利名稱：車軸鋼及其生產方法
技術領域：
本發明涉車軸鋼及其生產方法，屬于合金鋼領域。
背景技術：
車軸作為鐵道車輛的重要部件，長期在重復或交變應力條件下使用，受力情況復 雜，其質量狀態與鐵路運輸安全密切相關。以往車軸鋼主要采用LZ50鋼，LZ50鋼的合金成 分為0· 47 0. 57% C、0. 17 0. 40% Si、0. 60 0. 90% Mn,P 彡 0. 020%,S ^ 0. 020%, Al 彡 0. 020%, Cr 彡 0. 30%, Ni 彡 0. 30%, Cu 彡 0. 25%, H 彡 0. 00025%,0 彡 0. 0020%, N彡0.0070%。這種車軸鋼的屈服強度ReL約為345MPa，抗拉強度Rm約為6iOMPa，伸長 率A約為20%，斷面收縮率Z約為37%，沖擊功Aku2約為25. J0由于車軸屬于大型鍛件， 鍛造后的車軸存在混晶、晶粒粗大等現象，因此，LZ50鋼的生產需經兩次正火(溫度810 9600C ) + —次回火處理(回火處理溫度約為550°C )，每次正火處理時間約7小時、一次回 火處理保溫時間約6小時，以保證細小、均勻的組織，該種方法處理工序較多，時間較長，能 耗大，生產成本較高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種生產成本更低的車軸鋼。本發明車軸鋼，其化學成分按重量百分比為0. 38 0.42% C、0. 26 0.32% Si、 0. 70 0. 80% Μη、0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量為鐵和不可避免的雜質。其中，本發明車軸鋼優選由下述方法進行熱處理而得鍛造后的車軸鋼毛坯加熱 至835 885°C并保溫3 4小時，然后空冷，冷卻后的車軸鋼毛坯加熱至530 570°C并 保溫4 6小時進行回火處理。本發明還提供一種生產車軸鋼的方法，該方法包括鍛造車軸鋼毛坯步驟，鍛造后 的車軸鋼毛坯加熱至835 885°C并保溫3 4小時，然后冷卻(優選空冷)，冷卻后的車軸 鋼毛坯加熱至530 570°C并保溫4 6小時進行回火處理得到車軸鋼；其中，所述車軸鋼 毛坯的化學成分按重量百分比為0. 38 0. 42% C、0. 26 0. 32% Si、0. 70 0. 80% Mn、 0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明車軸鋼由于其熱處理工序步驟減少，熱處理總時間縮短，大幅降低了生產 能耗，節約了生產成本。另外，相比LZ50鋼，本發明車軸鋼的屈服強度和抗拉強度等性能也 有所提高。本發明為車軸鋼提供了一種新的選擇，具有廣闊的應用前景。
具體實施例方式本發明車軸鋼，其化學成分按重量百分比為0. 38 0.42% C、0. 26 0.32% Si、 0. 70 0. 80% Μη、0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量為鐵和不可避免的雜質。其中，本發明車軸鋼優選由下述方法進行熱處理而得鍛造后的車軸鋼毛坯加熱 至835 885°C并保溫3 4小時，然后空冷，冷卻后的車軸鋼毛坯加熱至530 570°C并
3保溫4 6小時進行回火處理。本發明還提供一種生產車軸鋼的方法，該方法包括鍛造車軸鋼毛坯步驟，鍛造后 的車軸鋼毛坯加熱至835 885°C并保溫3 4小時，然后冷卻(優選空冷)，冷卻后的車軸 鋼毛坯加熱至530 570°C并保溫4 6小時進行回火處理得到車軸鋼；其中，所述車軸鋼 毛坯的化學成分按重量百分比為0. 38 0. 42% C、0. 26 0. 32% Si、0. 70 0. 80% Mn、 0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量為鐵和不可避免的雜質。其中，上述鍛造車軸鋼毛坯步驟可以采用常規方法進行鍛造。本發明的發明人經過多次試驗，發現上述化學成分的車軸鋼毛坯進行熱處理時， 只需要進行一次正火(即車軸鋼毛坯加熱至835 885°C并保溫3 4小時)和一次回火 即可使車軸鋼中的奧氏體晶粒細小且尺寸均勻分布。通過進一步研究發現，車軸鋼毛坯加 熱至835 885°C時，細小、彌散分布的氮化釩顆粒具有抑制奧氏體晶粒粗大的作用，從而 一次正火和一次回火即可使車軸鋼中的奧氏體晶粒細小且尺寸均勻分布。下面結合實施例對本發明的具體實施方式
做進一步的描述，并不因此將本發明限 制在所述的實施例范圍之中。實施例采用本發明方法對車軸鋼進行熱處理車軸鋼在煉鋼過程中加入VN14合金，鋼坯成分(重量百分比)為0. 41 % C、 0. 32% Si、0. 71% Μη、0. 013% P、0. 010% S、0. 09% V,0. 0175% N，余量為鐵及不可避免的 雜質。鋼水經大方坯連鑄機澆鑄成360mmX450mm大方坯，后經合理的大壓下量道次軋制成 250mmX 250mm車軸用鋼坯。軸坯鍛造工藝軋制的250X250mm方坯，在鍛造廠鍛造，采用推鋼式連續加熱，加熱溫度 1200°C，均熱溫度1140°C，出爐溫度1110°C。共鍛成10支RE2bS車軸。熱處理工藝鍛后軸坯冷裝到天然氣加熱爐中，加熱至870°C并保溫3. 5小時。隨后出冷空冷， 冷卻后采用560°C保溫4. 5小時的回火處理。所得車軸鋼組織與性能檢測從熱處理后的軸坯上取金相樣，經磨制、拋光、浸蝕后采用光學顯微組織觀察分 析，組織為鐵素體+珠光體，晶粒度8級占90 %，7級及7 8級占10 %。熱處理后車軸力學性能為屈服強度ReL = 420MPa,抗拉強度Rm = 730MPa,總延伸 率25. 5%，斷面收縮率為51%。采用CTS-2200超聲波探傷儀對RE2b軸進行探傷，車軸軸向透聲性和徑向探傷均合 格。在車軸的軸身上取樣加工彎曲疲勞試樣，在試驗頻次為3000轉/分鐘的PWC-6型 彎曲疲勞試驗機上，進行疲勞性能的試驗，疲勞極限為249MPa。現有熱處理工藝的車軸鋼標準《TB/T2945-1999》，鍛造車軸經兩次正火加一次回 火后的力學性能應符合表1的規定，晶粒度應≥ 6. 0級。表1《TB/T2945-1999》標準 從本發明車軸鋼的性能檢測結果和表1可以看出，本發明車軸鋼的性能明顯優于 《TB/T2945-1999》的車軸鋼標準要求。
權利要求
車軸鋼，其特征在于其化學成分按重量百分比為0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量為鐵和不可避免的雜質。
2.根據權利要求1所述的車軸鋼，其特征在于所述車軸鋼采用下述方法進行熱處理而 得鍛造后的車軸鋼毛坯加熱至835 885°C并保溫3 4小時，然后空冷，冷卻后的車軸 鋼毛坯加熱至530 570°C并保溫4 6小時進行回火處理。
3.生產車軸鋼的方法，包括鍛造車軸鋼毛坯步驟，其特征在于還包括如下步驟鍛造 后的車軸鋼毛坯加熱至835 885°C并保溫3 4小時，然后冷卻，冷卻后的車軸鋼毛坯加 熱至530 570°C并保溫4 6小時進行回火處理得到車軸鋼；其中，所述車軸鋼毛坯的化 學成分按重量百分比為0. 38 0. 42% C、0. 26 0. 32% Si、0. 70 0. 80 % Μη、0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量為鐵和不可避免的雜質。
4.根據權利要求3所述的生產車軸鋼的方法，其特征在于鍛造后的車軸鋼毛坯加熱 后采用空冷方法進行冷卻。
全文摘要
本發明涉車軸鋼及其生產方法，屬于合金鋼領域。本發明所解決的技術問題是提供了一種生產成本更低的車軸鋼。本發明車軸鋼，其化學成分按重量百分比為0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12％V，0.015～0.02％N，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明車軸鋼由于其熱處理工序步驟減少，熱處理總時間縮短，大幅降低了生產能耗，節約了生產成本。另外，相比LZ50鋼，本發明車軸鋼的屈服強度和抗拉強度等性能也有所提高。本發明為車軸鋼提供了一種新的選擇，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C21D8/00GK101928878SQ201010284898
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月17日 優先權日2010年9月17日
發明者吳建國, 張波, 楊雄飛, 柯曉濤, 韋青峰, 黃德明 申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司