[发明专利]一种屈服强度390MPa级别高铁转向架构架用钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种屈服强度390MPa级别高铁转向架构架用钢及其制备方法，其化学成分质量分数为C0.07～0.12％，Mn：0.50～1.00％，Si：0.15～0.35％，P≤0.020％，S≤0.01％，Ni：0.20～0.50％，Cr：0.30～0.80％，Cu：0.2～0.05％，Ti：0.015～0.025％，Nb：0.01‑0.04％，V：0～0.07％，Ca:0.001‑0.002％。其余为Fe和不可避免的杂质。上述成分冶炼、浇铸后，经1200℃加热后，热加工至所需尺寸，再控制冷却。钢的显微组织为铁素体+珠光体，屈服强度390MPa～460MPa，抗拉强度520MPa～620MPa，断后伸长率≥20％，‑40℃V型缺口冲击功≥120J，钢的碳当量CEQ≤0.35％，抗裂纹敏感性指数Pcm≤0.20％。所述钢种具有成本低、综合力学性能优异、易焊接、耐腐蚀等特点。

技术领域

本发明公开了一种屈服强度390MPa级别高铁转向架构架用钢及其制备方法，属于金属材料领域，所述钢种能够满足高铁轻量化、高寒地区服役、易焊接和耐腐蚀的需求。

背景技术

随着我国铁路的第六次大提速，中国已经迈进了高速铁路时代。高速列车转向架用钢要求不仅具有一定的强度和较高的韧性，同时还应具有良好的焊接性能、抗疲劳性能和耐腐蚀性能。目前所用的转向架用钢如Q345系列和S355钢强度低，低温韧性较差，且高铁转向架钢材目前多采用欧洲标准。因此，开发自主知识产权的新型高速列车转向架用钢具有十分现实的意义。

中国发明专利CN 105063485 A中355MPa级低温韧性厚板钢采用低碳（%C≤0.14%）、铌钒微合金化，严格控制磷硫含量，采用TMCP工艺，最终获得屈服强度≥365MPa，抗拉强度≥500MPa，-60℃的Charpy横向冲击功≥100J。另外，中国发明专利CN 104498827 A中355MPa级大线能量焊接用钢采用低碳（%C≤0.10%）和低碳当量，适量添加Nb、Ti，提高再结晶区轧制阶段压下率，优化TMCP工艺，控制终冷温度，获得屈服强度≥355MPa，抗拉强度≥510MPa，延伸率≥20%，-40℃的1/4处和心部常规冲击功均值≥200J。上述两种方法都存在钢中含碳、锰元素含量较高、工艺较繁琐等缺点。

发明内容

本发明涉及一种屈服强度390MPa级别高铁转向架构架用钢，满足高铁轻量化、高寒地区服役、易焊接和耐腐蚀的需求。

一种屈服强度390MPa级别高铁转向架构架用钢，其化学成分质量分数为C0.07～0.12%，Mn：0.50～1.00%，Si：0.15～0.35%，P≤0.020%，S≤0.01%，Ni：0.20～0.50%，Cr：0.30～0.80%，Cu：0.2～0.5%，Ti：0.015～0.025%，Nb：0.01-0.04%，V：0～0.07%，Ca:0.001-0.002%。其余为Fe和不可避免的杂质。

如上所述一种屈服强度390MPa级别高铁转向架构架用钢的制备方法，制备步骤如下：按照上述化学成分进行冶炼、浇铸，将铸坯加热到1150-1220℃完全奥氏体化后，再进行轧制，粗轧终轧温度≥1020℃，精轧开轧温度≤950℃，精轧终止温度800~880℃，轧后采用5~10℃/s的速度冷却至550~650℃，然后空冷或缓慢冷却至室温。

本发明钢的显微组织为铁素体+珠光体，屈服强度390MPa~460MPa，抗拉强度520MPa~620MPa，断后伸长率≥20%，-40℃条件下的V型缺口冲击功≥120J，韧脆转变温度达到-60℃。钢的碳当量CEQ≤0.35%，抗裂纹敏感性指数Pcm≤0.20%。

采用390MPa级高铁转向架用钢，可以提升钢板的力学性能，满足极寒天气高铁的使用需求；还可以采用合金和微合金化方法，提升钢的耐工业大气和滨海大气腐蚀能力，使转向架寿命满足车辆与车辆寿命周期一致，大幅度减少车辆维护成本。考虑390MPa级高铁转向架用钢的强度级别，以及需要的低温服役性能、耐蚀性能和焊接性能。在成分设计中考虑如下元素及其影响：