[发明专利]一种高碳钢铁路重载车轮的热处理方法及模拟此方法的车轮小试样热处理方法

说明书

本发明提供了一种高碳钢铁路重载车轮的热处理方法及模拟此方法的车轮小试样热处理方法。通过在车轮的任意部位取Φ25mm的小试样，随炉升温至860℃保温0.5小时，经油冷淬火，然后空冷，最后再加热至480℃回火，保温2小时的热处理工艺，来模拟工业生产过程中的热处理工艺。良好地实现了实验室条件下对工业生产车轮热处理过程轮辋内部冷却条件的模拟，此方法有利于节省研发的成本、降低新产品工业性试验的数量，缩短新产品开发周期。

技术领域

本发明属于钢铁技术领域，具体涉及一种高碳钢铁路重载车轮的热处理方法及模拟此方法的车轮小试样热处理方法。

背景技术

随着国内外轨道交通业的蓬勃发展，车轮制造业日渐繁盛，车轮产品的种类越来越繁多，诸如，高速车轮、重载车轮、大功率机车轮、弹性车轮等。然而这给日益增加的新产品开发带来较大的压力。

在产品开发的过程中，热处理工艺对车轮的组织形貌及性能有重大的影响，在工业生产中，车轮体积比较大，轮辋淬火采用对车轮踏面喷水冷却的方式进行，由于实物车轮体积比较大，轮辋从踏面往内部冷速逐渐降低，这与小试样加热后水冷有很大差异，因此，实验室条件下对车轮小试样加热后进行水冷不能模拟工业生产车轮热处理过程中的轮辋内部冷却条件。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高碳钢铁路重载车轮的热处理方法及模拟此方法的车轮小试样热处理方法。通过在实验室对小试样热处理来代替北美重载车轮工业试制过程中对实物车轮热处理的试验手段，实现了实验室条件对车轮工业生产的有效模拟，同时作为一项车轮研发过程的技术储备推广至今后车轮新产品的开发及常规产品的工艺改进工作中去。

本发明采取的技术方案为：

一种高碳钢铁路重载车轮的热处理方法，包括以下步骤：将车轮在850～870℃加热2.5～3h，然后经水冷淬火，再在470～490℃回火处理4h以上，然后空冷。此为工业生产过程中车轮的热处理方法。

进一步地，水冷时的水压是0.32±0.03MPa，淬火时间为300s。

所述高碳钢铁路重载车轮的化学成分及重量百分比为：C 0.67～0.77％、Si≤1.20％、Mn≤1.20％、P≤0.025％、S≤0.025％、V 0.05～0.15％、N 50～150ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步地，所述高碳钢铁路重载车轮的化学成分及重量百分比优选为：C 0.72～0.75％、Si 0.50～0.60％、Mn 0.68～0.76％、P≤0.011％、S≤0.008％、V 0.06～0.07％、N30～75ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

所述车轮经电炉冶炼、LF+RH精炼真空脱气、连铸成Φ380mm的圆坯、圆坯经切锭、加热轧制形成直径为950mm的车轮得到。

本发明还提供了一种模拟上述工业生产过程中的热处理方法的车轮小试样热处理方法，包括以下步骤：在车轮的任意部位取Φ25mm的小试样，随炉升温至860℃保温0.5小时，经油冷淬火，然后空冷，最后再加热至480℃回火，保温2小时。

进一步地，所述油冷淬火的时间为8s，使试样以30-40℃/s的冷却速度加速冷却到600℃以下。

所述车轮小试样热处理方法处理的试样与上述工业生产过程中的热处理方法处理的车轮轮辋踏面下15mm处具有同样的组织。

所述车轮小试样热处理方法处理的试样与上述工业生产过程中的热处理方法处理的车轮具有同样的力学性能，所述试样的Rp0.2为770～820MPa，R_m为1090～1210MPa，A＞14％，Z＞35％。

所述小试样的组织形貌为细珠光体+少量铁素体，晶粒度等级为7～8级。