[发明专利]一种铁道车轴用钢及其制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种铁道车轴用钢及其制造方法。

背景技术

车轴作为铁道车辆或机车走行部的重要配件，长期处于交变应力的作用下，因此，车轴除了应具有较高的强度外，还应具有良好的塑韧性及抗疲劳性能。目前，国内外使用的车轴普遍采用优质中碳碳素钢制造，如美国AARM101标准规定车轴钢的化学成分为：C 0.45%-0.59%、Si≥0.15%、Mn0.60%-0.90%、P≤0.045%、S≤0.050。日本JIS E4502-1规定车轴钢的成分为：C 0.30%-0.50%、Si≤0.50%、Mn≤1.20%、P≤0.040%、S≤0.040、Cr≤0.30%、Cu≤0.30%、Mo≤0.08%、V≤0.05%。欧洲UIC811-1标准规定车轴用C45钢的成分为：C 0.42%-0.50%、Si 0.15%-0.40%、Mn 0.50%-0.80%、P≤0.035%、S≤0.035、Cr≤0.30%、Ni≤0.30%、Cu≤0.30%、Mo≤0.08%、V≤0.05%。我国目前通常使用含碳量为0.50%左右的LZ50钢。LZ50车轴钢的化学成分为：C0.47%-0.57%、Si 0.17%-0.40%、Mn 0.60%-0.90%、P≤0.020%、S≤0.020%、Al≥0.020%、Cr≤0.30%、Ni≤0.30%、Cu≤0.25%、H≤0.00025%，O≤0.0020%，N≤0.0070%。

以上介绍的几种车轴钢，美国、欧洲及中国所用的车轴钢碳含量均大于0.42％，Mn含量均小于0.90％，采用正火处理后钢的强度高，但是塑韧性较差。例如，《冶金标准化与质量》杂志（2001年5月，第39卷第3期，第51-53页）报道了为了使车轴钢的ReL达到345Mpa，Rm达到610Mpa，A达到20%以上，Z达到37%以上，必须将C的下限控制在0.47%-0.52%范围。《特殊钢》杂志（2005年11月,第26卷6期，第61-62页）报道了为了使车轴钢的力学性能满足ReL达到345Mpa，Rm达到610Mpa，A达到20%以上，Z达到37%以上，必须将钢的C含量的下限控制在0.47%-0.50%范围，Mn的上限控制在0.71%-0.85%范围，这不仅增加了生产的难度，而且塑韧性提高的幅度是有限的，其实际延伸率A仅为20.0%-22.0%。《世界钢铁》杂志（2009年第5期，第37-41页）报道了“采用不同浇注工艺生产JZ35车轴用钢坯的质量评价”，其公布的成分为0.30%-0.37%的C，0.20%-0.41%的Si，0.011%-0.026%的P，0.004%-0.015%的S，0.020%-0.042%的Al，但是Mn仅为0.80%-0.94%，Cr小于0.032%，且强度较低，其屈服强度仅为340MPa-405MPa，抗拉强度仅为555MPa-605MPa。

日本车轴钢的碳含量为0.30%-0.50%，Mn含量小于等于1.20%，但是需采用调质处理才能达到良好的强韧性匹配，工艺要求及成本均较高。

一种铁路机车车轴用钢及其制造方法，公开号为CN102108468A，该发明涉及一种铁路机车车轴用钢及其制造方法，车轴用钢的成分的质量的百分比为：C：0.42-0.46％；Mn：0.65-0.80％；Si：0.20-0.30％；Cr：0.10-0.20％；V：0.030-0.050％；Alt：0.020-0.050％；P≤0.015％；S≤0.005％；其余为Fe与不可避免的杂质。制造方法包括下述步骤：电炉冶炼，先将废钢加入电炉中再加入铁水，然后开始吹氧加入造渣材料同时脱C、脱P，在P≤0.015％后，电炉出钢；电炉出钢前，加入含有对应元素的铁合金，然后进行初步合金化；钢包炉精炼，在还原条件下进一步脱氧、脱S至S≤0.005％，同时加入对应元素的铁合金，调整钢水成分。该发明的C含量大于0.42%，Mn含量≤0.80%，需要加入0.030%-0.050%的V，同时严格控制S≤0.005％，生产成本较高。

一种车轴钢连铸方法，公开号为CN101850408A，该发明涉及车轴钢连铸方法。公开号为CN101733376A的专利主要叙述车轴钢的连铸工艺。