[发明专利]一种时速≥400公里的碳素钢高铁车轴及其改性方法

权利要求书

1.一种时速≥400公里的碳素钢高铁车轴的改性方法，其特征在于，所述改性方法包括正火处理和激光淬火；

所述正火处理具体为：将车轴加热至860-890℃，保温5-8h后空冷至300℃以下；

所述激光淬火包括以下步骤：

1）淬火机床采用竖立式，车轴垂直放置；

2）激光器与车轴轴向垂直，激光淬火过程中光斑大小保持稳定；

3）气体喷嘴设置多排不同角度，气体喷嘴与车轴下端夹角范围为90°-150°；

4）淬硬层深度H选择1.0-2.0mm，激光输出功率P为2000-8000W，激光扫描速度300-1100mm/min；

所述时速≥400公里的碳素钢高铁车轴包括以下质量百分比：0.30%≤C≤0.40%、0.15%≤Si ≤0.50%、0.90%≤Mn ≤1.20%、P 痕量~0.015%、S 痕量~0.010%、Cr ≤0.30%、Mo ≤0.08%、Cu≤0.30%、Ni ≤0.30%、V≤0.06%，其余为Fe和其它不可避免的杂质；

改性后的时速≥400公里的碳素钢高铁车轴表面硬度≥620HV，表面残余压应力超过-800MPa，疲劳强度超过480Mpa。

2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤3）中激光淬火时用惰性气体进行冷却。

3.根据权利要求2所述的改性方法，其特征在于，步骤3）中惰性气体选自氩气、氮气或其他惰性气体，气压≥0.20MPa，冷却时间应保证冷却充分，冷却后表面温度＜100℃。

4.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，步骤4）中淬硬层深度H计算方式为：H=kP/(S·v)，其中k为与钢种及热处理状态有关的常数，单位mm⁴/(min·W)，取值范围7-11，P为激光功率，单位：W，v为扫描速度，单位mm/min，S为光斑面积，单位：mm²。