一种车轮钢,其用途以及热处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铁道车辆用辗钢车轮制造领域，具体涉及一种轴重25t~30t，运行速 度< 120km/h的铁道货车车辆用辗钢整体车轮的热处理方法。
【背景技术】
[0002] 我国现行铁道货车车辆用车轮标准为1997年颁布的铁道行业标准TB/ T2817-1997《铁道车辆用辗钢整体车轮技术条件》，主要适用于运行速度不低于120km/h的 铁道货车车辆用车轮。该标准中常规CL60钢C含量要求为0. 55-0. 65%，几十年没有变化。 近些年来，传统车轮钢运行于重载、提速条件下，先后暴露出大量的问题，包括磨损和辗边 严重，车轮剥离、掉块加剧，车轮的寿命急剧缩短，造成经常性的非正常停车检修。以大秦线 重载运输为例，C80、C76型重载货车装备的25t轴重CL60材质车轮服役效果很不理想，车 轮磨耗超过1. 5_/10万公里，远大于23t轴重普通车型车轮。
[0003] 即将颁布实施的新铁道行业标准，其中部分内容将替代TB/T2817-1997。新TB中 新增了 适用于 25t-30t轴重的CL65 (0. 57-0. 67 %C)、CL70 (0. 68-0. 77 %C)两个材质，车轮 的强度、硬度要求随着C含量的增加而提高，同时新TB即将对CL70辐板常温冲击提出明确 要求，虽然具体冲击值要求仍为确定，但可确定应不低于10J。
[0004] 对于C含量处于高碳钢范围内的CL70钢车轮，新铁道行业标准要求车轮轮辋经淬 火和回火处理后，其显微组织应为细珠光体和少量铁素体，这种组织的显著特点是，强硬度 的提高会导致冲击韧性的下降，从而降低车轮内部抗裂纹扩展能力，当车轮在服役过程中 会受到复杂的轮轨相互作用力的作用时，会对使用安全性能产生不利影响。
[0005] 马钢在研发高碳钢CL70车轮过程中，按照车轮常规轧制、热处理工艺试制的CL70 车轮，存在辐板冲击韧性平均值低于10J、且较平均值10J的富余量不足的现象，无法在满 足既定强度的基础上获得较好辐板冲击韧性，降低了高碳钢车轮的使用安全性能。
[0006] 因此，如何在保证高碳钢（0. 68-0. 77%C)车轮强度水平不降低的前提下，有效提 高车轮的冲击韧性指标，是目前急需解决的一个重要问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种高碳钢（0. 68-0. 77%C)铁路货车车轮的热处理方 法，其目的是在保证车轮强度的基础上，提高辐板冲击韧性，改善车轮使用安全性能。具体 技术方案如下：
[0008] 一种车轮钢，含有化学成分重量百分比为：C0.68-0. 77 %、Si彡1.00%、 Mn彡1. 20%、P彡0. 025%、S彡0. 025%，其余为Fe和不可避免的杂质元素。
[0009] 进一步地，含有化学成分重量百分比为：C0.70%、Si0.85%、Mn0.81%、P 0. 014%、S0.Oil%。
[0010] 进一步地，含有化学成分重量百分比为：C0.74%、Si0.93%、Mn0.82%、P 0. 015%、S0. 010%。
[0011] 上述的车轮钢的用途，用于制造铁路货车车轮。
[0012] 上述的车轮钢的热处理方法，包括如下步骤：
[0013] (1)车轮随炉升温至850~870°C;
[0014] (2)保温；
[0015] (3)轮辋喷水冷却；
[0016] (4)在辐板中部温度降至730°C以下时，对辐板部位进行风冷；
[0017] (5)空冷；
[0018] (6)加热，回火，保温。
[0019] 进一步地，步骤（1)中所述车轮首先经过常规工艺轧制。
[0020] 进一步地，步骤（2)中保温2. 5-3.Oh。
[0021] 进一步地，步骤（3)中使轮辋内部金属以2°C/s~5°C/s的冷却速度加速冷却到 550°C以下。
[0022] 进一步地，步骤（4)中使辐板内部金属以3°C/s~6°C/s的冷却速度加速冷却至 550°C以下。
[0023] 步骤（6)中加热至490±10°C回火，保温时间处理不小于4小时。
[0024] 车轮常规热处理制度一般为：乳后车轮热处理加热，加热后进行轮辋淬火，此时辐 板为空冷状态，然后进行整体车轮回火。与目前现有技术相比，本发明提供了一种改善高碳 钢（0.68-0. 77%C)铁路货车车轮辐板冲击韧性的热处理方法，在对按照常规工艺轧制、热 处理加热后的车轮工件进行轮辋淬火时，对辐板增加风冷，以加快辐板处冷却速度，促进先 共析铁素体析出量的增加和珠光体片层细化，从而在改善车轮辐板冲击韧性的同时，不降 低其强度，使之达到较好的强韧性匹配。采用本发明热处理后的高碳钢（〇. 68-0. 77%C)铁 路货车车轮在使得强度与常规高碳钢车轮相当的基础上，辐板冲击性能显著提高，从而获 得了良好的综合力学性能，从而提高车轮使用安全性能。
【附图说明】
[0025] 图1为常规高碳钢车轮辐板显微组织（片状珠光体+少量铁素体）
[0026] 图2为本发明车轮辐板显微组织（细片状珠光体+少量铁素体）
【具体实施方式】
[0027] 下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实 施例。
[0028]一种针对高碳钢铁路货车车轮的热处理方法，高碳钢铁路货车车轮的化学成分重 量百分比为：C0? 68-0. 77%、Si彡 1. 00%、Mn彡 1. 20%、P彡 0? 025%、S彡 0? 025%，其余 为Fe和不可避免的杂质元素。具体操作方法为：将按照常规工艺轧制后的车轮，随炉升温 至850~870°C保温2. 5-3. 0小时后，轮辋喷水冷却（使轮辋内部金属以2°C/s~5°C/s 的冷却速度加速冷却到550°C以下），在辐板中部温度降至730°C以下时，对辐板部位进行 风冷（使辐板内部金属以3°C/s~6°C/s的冷却速度加速冷却至550°C以下），然后空冷， 最后再加热至490± 10°C回火，保温时间处理不小于4小时。使辐板组织细片状珠光体+少 量铁素体，本发明使得辐板处片状珠光体片层间距减小，即铁素体