[发明专利]车轴钢晶粒超细化热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种车轴钢晶粒超细化热处理工艺，属于金属热处理技术领域。

背景技术

近年来随着列车的提速对机车的性能提出了新的挑战，从而对火车车轴性能也提出了更 高的要求。要求轮、轴应有足够的强度和冲击韧性，以保证在最高速度与载荷下，绝对安全 可靠。轮、轴对于高速列车来说是直接关系列车安全的至关重要的零部件。因此，世界各国 都十分重视轮、轴的材料与工艺研究开发。目前车轴热处理大多采用调质热处理加表面强化 处理的工艺路线。这种方法存在以下问题，一是车轴在前期进行锻造时具有较粗大的晶粒尺 寸，后续热处理易于发生组织遗传导致调质热处理后也具有粗大的晶粒尺寸。二是调质加热 过程温度较高导致混晶现象出现，降低强韧性对列车的运行安全产生威胁。因此，现有的车 轴钢热处理工艺的效果还是不够理想。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种晶粒尺寸较小、不易出现混晶现象、并且强韧性较高的车 轴钢晶粒超细化热处理工艺，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：本发明的一种车轴钢晶粒超细化热处理工艺为，将低中碳车轴钢 零件通过波动加热的方式将其加热到临界点A_c3附近的温度，以获得超细化奥氏体晶粒和少 量的细化铁素体，在进行波动加热时，温度的波动范围要求不超过A_c3±10℃，并且根据零 件的有效直径将加热时间控制在4mm/min；当波动加热完成后，再将加热温度提高5℃～10℃ ，并保持到整个零件截面上的温度基本一致时即可按常规热处理工艺对零件进行淬火-回火 处理。

当低中碳车轴钢零件为25CrMoA钢材料时，在795℃～815℃的范围进行波动加热。

可通过对低中碳车轴钢零件重复进行波动加热和淬火的方式来进一步细化零件的奥氏体 晶粒和均匀化奥氏体晶粒。

由于采用了上述技术方案，本发明针对现有技术中存在的问题，采用在临界点附近进行 波动加热的方式，由于在热加过程同时产生高温回火和奥氏体相变，形核率高、加热温度不 高、相变时获得的超细化晶粒不易长大，部分未转变的细小铁素体与超细化奥氏体晶粒共存 ，直接淬火获得以超细化马氏体为主加少量细小铁素体组成的复相组织。这种组织具有优异 的强韧性。因此，本发明通过在临界点A_c3附近温度进行波动加热，可以获得超细化奥氏体 晶粒和少量的极细小块状铁素体后直接淬火，获得以超细化马氏体组织加超细化铁素体的复 相组织，可以显著韧化和塑化材料。并且，本发明在波动加热完成后通过适当提高加热温度 使少量铁素体转变为细小的奥氏体再淬火，即可获得全部的超细化马氏体组织，经回火后具 有很高的强度韧性配合对提高车轴的安全性和疲劳寿命都具有重要作用。

下面是本发明与传统工艺加工零件的晶粒度对比如下：

零件材料：25CrMoA车轴钢

锻造后经传统调质热处理工艺处理后的奥氏体晶粒度5～7级；

经本发明的热处理工艺处理后的奥氏体晶粒度可达到10～13级。

通过以上数据对比可知，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有处理后的零件晶粒尺 寸超细小、不会出现混晶现象的优点，而且本发明还具有能有效提高零件的强韧性和疲劳寿 命的优点。

具体实施方式

本发明的实施例：在对低中碳车轴钢零件进行热处理时，采用本发明的一种车轴钢晶粒 超细化热处理工艺进行处理，即将低中碳车轴钢零件通过波动加热的方式将其加热到临界点 A_c3附近的温度，以获得超细化奥氏体晶粒和少量的细化铁素体，在进行波动加热时，温度 的波动范围要求不超过A_c3±10℃，并且根据零件的有效直径将加热时间控制在4mm/min；当 波动加热完成后，再将加热温度提高5℃～10℃，并保持到整个零件截面上的温度基本一致 时即可按常规热处理工艺对零件进行淬火-回火处理。

当低中碳车轴钢零件为25CrMoA钢材料时，最好在795℃～815℃的范围内对其进行波动 加热。

为了使零件获得进一步细化的奥氏体晶粒和均匀化奥氏体晶粒，可按上述方式对低中碳 车轴钢零件重复进行波动加热和淬火即成。