[发明专利]一种高接触疲劳性能车轮及其生产方法

说明书

本发明提供了一种高接触疲劳性能车轮及其生产方法，成分：C：0.55～0.65％，Si：0.15～0.30％，Mn：0.40～1.2％，Cr：0.10～0.25％，Al：0.02～0.03％，P：≤0.010％，S：0.020～0.035％，V:0.10～0.20％；T.O：≤10ppm，[H]：≤1.5ppm，[N]：80‑120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素。与现有技术相比，本发明采用特定成分及合理的制备方法生产的一种高接触疲劳车轮用钢，并通过一定的热处理工艺，确保所制备出的车轮抗表面接触疲劳性能明显改善。

技术领域

本发明属于铁路车轮制备技术领域，具体涉及一种高接触疲劳性能车轮及其生产方法。

背景技术

车轮工作环境复杂、恶劣，主要失效形式为踏面剥离，接触疲劳引起的麻坑剥落、疲劳剥离等。通常要求其材料具有良好的强韧性以及耐磨性，故可以通过材料的接触疲劳来反映材料的性能。鉴于车轮工作环境复杂，许多学者也对其接触疲劳做了相关研究：

2013年7月24日公开的新日铁住金株式会社在中国的专利申请《车轮用钢》，公布号：CN 103221561 A，其公开了一种耐磨性、抗接触疲劳与热损伤等性能的平衡优异，具备长寿命的车轮用钢，其成分按重量百分比计含C 0.65～0.84；Si 0.02～1.00；Mn 0.50～1.90；Cr 0.02～0.50；V 0.02～0.20；S≤0.04；P≤0.05；Cu≤0.20；Ni≤0.20，满足[34≤2.7+29.5×C+2.9×Si+6.9×Mn+10.8×Cr+30.3×Mo+44.3×V≤43]且[0.76×exp(0.05×C)×exp(1.35×Si)×exp(0.38×Mn)×exp(0.77×Cr)×exp(3.0×Mo)×exp(4.6×V)≤25]。但该发明重点就车轮钢的成分进行优选设计、调整，不能快速识别出影响车轮钢综合性能的关键因素，且采用常规的踏面强冷工艺，车轮某些部位出现了不期望的非珠光体组织。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高接触疲劳性能车轮及其生产方法，通过Cr、V、Al微合金化、热处理工艺等优化，提供了一种屈强比高的抗表面接触疲劳性能明显改善的车轮，车轮抗表面接触疲劳剥离性能明显优于传统车轮。

本发明具体技术方案如下：

一种高接触疲劳性能车轮，包括以下质量百分比成分：

C：0.55～0.65％，Si：0.15～0.30％，Mn：0.40～1.2％，Cr：0.10～0.25％，Al：0.02～0.03％，P：≤0.010％，S：0.020～0.035％，V:0.10～0.20％；T.O：≤10ppm，[H]：≤1.5ppm，[N]：80-120ppm，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步的，Al/[N]：2.0～4.0。

本发明提供的上述高接触疲劳性能车轮的生产方法，包括加热；

所述加热具体为：钢坯在加热炉中，预热、加热和均热总时间控制5.0h～10.0h。

所述均热，温度控制在1230～1280℃加热保温≥4h，目的是让钢坯内外受热均匀，易于轧制，超过1280℃钢坯有过烧的风险，低于1230℃钢坯变形阻力大，不利于轧制；

所述生产方法还包括轧制，轧制在加热之后进行；

所述轧制具体为：开轧温度1120～1180℃，终轧温度930～980℃，在此温度下完成轧制过程，可将连续长条形A类夹杂物碎化，形成不连续的短小的A类夹杂。

进一步的，轧制后进行缓冷；

所述缓冷具体为：轧后经过冷床冷却至600～650℃入坑缓冷；缓冷时间≥8h；目的是让钢坯内的气体H元素大量排出，残余的H均匀。