[发明专利]高速重载机车用50CrVA钢弹簧淬火-等温热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速重载机车用50CrVA钢弹簧淬火-等温热处理工艺，属于金属热处理 技术领域。

背景技术

高速重载机车及传统机车用弹簧是机车上十分重要的机械零件，起着减震、贮能、联接 、支撑等各种作用。机车弹簧是在周期性的弯曲和扭转等交变应力下工作，经受拉、压、扭 转、冲击等动负荷的条件，有时还要承受极高的短时突加载荷，因此要求弹簧钢必须具有较 高的疲劳强度、高的抗拉强度和屈强比、足够的塑性和韧性以及良好的表面质量、在热状态 下容易卷制成形、较好的淬透性等。目前高速机车转向架弹簧制品主要采用50CrVA(50CrV4 德国钢号)、51CrMoV4(德国钢号)等弹簧钢。主要工艺普遍采用中频感应加热棒材-卷制 成型-调整弹簧尺寸-预冷淬火-回火的热加工工艺。这种工艺加热时间短，脱碳少，卷簧机 卷制，尺寸精度高。但由于弹簧钢含碳量都较高，直接淬火过程获得全部的马氏体，易于出 现淬火裂纹和微裂纹，回火后的韧塑性较低，导致弹簧疲劳寿命不高。目前为解决这些问题 ，有人采用300℃以上温度等温淬火的热处理工艺，获得以下贝氏体为主加部分马氏体组成 的复相组织来提高弹簧的韧性。经等温淬火处理后，在硬度相同的条件下，与普通淬火回火 状态相比，具有高的韧性，小的缺口敏感性，但是屈服极限和疲劳强度约有降低。同时对高 速重载机车弹簧料径尺寸较大，等温淬火淬透性不够因此难以用于尺寸较大的弹簧。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能在不同尺寸条件下获得均匀的复相组织并且强韧性高的 高速重载机车用50CrVA钢弹簧淬火-等温热处理工艺，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：本发明的一种高速重载机车用50CrVA钢弹簧淬火-等温热处理工 艺为，将直径≤50mm的50CrVA钢圆棒材磨光后，感应加热到960℃～1060℃，然后将该圆棒 材卷制成弹簧，将卷制成的弹簧冷却到840℃～920℃之间后，放入到低于Ms点以下即温度在 120℃～250℃温度之间的恒温淬火油槽内保持10～80秒的时间，再将弹簧迅速放入高于Ms点 以上即温度在280℃～360℃之间的等温盐液体(NaNO₃+KNO₃)介质中等温100秒～1000秒的 时间后在水或油冷却，最后在250℃～430℃之间温度进行回火60～120分钟的处理即成。

将卷制好的弹簧冷却到840℃～920℃后放入低于Ms点以下温度即在120℃～250℃之间的 恒温淬火油槽内保持10～80秒的时间后迅速将其转入高于Ms点以上即温度在280℃～360℃之 间的等温盐液体(NaNO₃+KNO₃)介质中保持100秒～1000秒的时间后在水或油中冷却。

由于采用了上述技术方案，本发明采用先在低于马氏体点Ms温度进行淬火，并保持一段 时间以获得足够的马氏体量，然后再在高于Ms点以上温度等温获得大量的下贝氏体和其他过 渡形态的贝氏体，通过回火，残留奥氏体小于3％。实现了马氏体和贝氏体组织形态、数量及 其亚组织尺寸的控制，减小了变形和淬裂倾向。再通过中温回火消除淬火应力从而显著提高 弹簧制品的强韧性和弹性极限。本发明的这种方法的主要优点是可以控制马氏体量和性质及 其贝氏体亚组织尺寸，具有在大尺寸条件下获得均匀的复相组织、强韧性高等优点。

下面是本发明制作的50CrVA钢弹簧与传统工艺制作的50CrVA钢弹簧对比数据：

50CrVA钢弹簧传统工艺：840癈淬火   410℃回火

s_b(MPa)s_s(MPa)d₅(％)y(％)  A_k(J)

1560    1310      8        25     22

本发明的50CrVA钢弹簧淬火柕任鹿ひ眨？840癈加热-200℃淬火10秒  枛320℃等温 300秒？80℃回火90分钟

s_b(MPa)s_s(MPa)d₅(％)y(％)    A_k(J)

1760    1510      15       49     32

通过以上数据对比可知，本发明与现有技术相比，通过本发明制作出的制品具有抗疲劳 强度高、抗拉强度和屈强比高、强韧性高等优点。