[发明专利]一种高强度高韧性锻造钩舌用钢及其热处理方法

说明书

本发明提供了一种高强度高韧性锻造钩舌用钢及其热处理方法，与现有技术相比，本发明制备的钢抗拉强度≥1000MPa，屈服强度≥900MPa，断后伸长率≥24％，‑40℃冲击功(KV2)≥50J。本发明制备的钢种和普通锻造钩舌用钢相比，在显著提高钩尾框强度的同时，其韧性指标和塑性指标同时得到一定程度的改善，从而显著提高钩尾框的服役性能。

技术领域

本发明属于机车车辆用钢技术领域，尤其涉及一种高强度高韧性锻造钩舌用钢及其热处理方法。

背景技术

钩舌和钩舌销、锁提销、钩舌推铁和钩锁铁等构成了钩头。钩头是车钩的重要部分之一。车钩与钩尾框均是构成车辆缓冲装置的重要构件。车钩的作用是用来实现机车和车辆或车辆和车辆之间的连挂和传递牵引力及冲击力，并使车辆之间保持一定的距离。车钩在车辆牵引、连挂和发生缓冲作用时，直接完成车辆间纵向力的传递。钩舌作为货运列车的关键连接部件之一，长期承受牵引力和冲击力的交变作用，钩舌存在抗疲劳稳定性差和易发生早期疲劳失效等问题，给铁路运输的运行安全带来极大的隐患。

目前铁路行业大都采用传统的铸造车钩，由于气孔、砂眼、裂纹等铸造缺陷的存在导致其裂纹萌生，缩短了使用寿命，已经不能满足高速、重载铁路应用的需要。锻造钩舌因缺陷少、性能优良，使用寿命明显增大，已在铁路行业大规模推广应用。中国铁道行业标准TB/T456-2008《机车车辆用车钩、钩尾框》中列出了一种机车车辆钩舌用钢，其化学成分和力学性能见表1。

表1 TB/T456-2008中钩舌的化学成分和力学性能

随着列车牵引吨位的增加和运行速度的提高，车辆在运行中由纵向冲击及交变载荷引起的振动显著增大，车辆配件磨损严重，特别是钩舌的断裂故障呈上升趋势，给铁路运输安全带来了严重隐患。重载钩舌使用寿命一般要求4-5年，目前国内重载钩舌平均使用寿命在半年-1年之间，失效方式主要为钩舌S面上的摩擦、磨损疲劳失效。随着我国铁路交通运输朝着高速化、重载化的方向发展，以及未来我国大轴重货车的运用，运行速度和载重负荷的提高将导致钩舌的服役条件更加苛刻，因此，需要进一步提高锻造钩舌的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高韧性锻造钩舌用钢，调整钢的元素含量，在显著提高钩舌强度的同时，其韧性指标和塑性指标同时得到一定程度的改善，从而显著提高钩舌的服役性能。

本发明还提供了一种高强度高韧性锻造钩舌用钢的热处理方法，根据元素含量调整淬火温度和回火温度，采用高的回火温度并在回火后采用水冷方式，以避免钢的高温回火脆性，以保证钢的塑性和韧性。

本发明提供的一种高强度高韧性锻造钩舌用钢，含有以下重量百分比的元素：

C 0.25-0.35％、Si 0.20-0.40％、Mn 0.50-0.80％、P≤0.010％、S≤0.010％、Cr0.80-1.50％、Ni 0.50-1.50％、Mo 0.40-0.60％、Al 0.010-0.050％、Cu 0.30-0.50％、N60-120ppm、Al/N 2.00-3.75，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，一种高强度高韧性锻造钩舌用钢，含有以下重量百分比的元素：

C 0.27％、Si 0.30％、Mn 0.80％、P 0.009％、S 0.002％、Cr 1.1％、Ni 0.9％、Mo0.45％、Al 0.018％、Cu 0.30％、N 80ppm、Al/N 2.25，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

优选的，一种高强度高韧性锻造钩舌用钢，含有以下重量百分比的元素：