用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金铸钢材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及合金铸钢，具体地指一种用于铁路车辆车钩（包括钩体和钩舌）的高 强度、高韧性的合金铸钢材料。
【背景技术】
[0002] 车钩是铁路车辆的主要承载部件，实现机车与车辆或车辆与车辆之间的连挂和传 递牵引力和冲击力，车钩材料选用对其安全性有重要影响。目前我国车钩材料主要等效采 用AARM-201标准规范的E级钢，甚至采用更高强度的改进型E级钢材料，其化学成分要求 如表1所示：
[0003] 表 1
[0004]
[0005] 力学性能要求如下：
[0006] 表 2
[0007]
[0008] 然而，随着铁路重载运输发展，列车编组越来越大，车钩在运行过程中受到的拉伸 和压缩载荷越来越大，改进型材料的运用虽然满足了强度要求，但车钩仍不断出现裂纹、断 裂情况。从车钩失效分析结果来看，断口形貌表现为低周疲劳断裂，主要原因为材料的韧性 储备不足，因此亟需研制一种高强度且高韧性的铁路货车车钩材料。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是克服现有E级和改进型车钩材料的缺陷，提供了一种用于铁路车 辆车钩（包括钩体和钩舌）的高强度、高韧性合金铸钢材料，该铸钢材料具有屈服强度不低 于改进型车钩材料，韧性、塑性高于E级钢的优点。
[0010] 为实现上述目的，本发明提供的一种用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金 铸钢材料，所述合金铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C:0. 14~0. 20、Si:0. 20~ 0· 40、Mn:0· 90 ~1. 20、Cr:1· 00 ~1. 20、Ni:0· 60 ~0· 90、M〇 :0· 20 ~0· 40、S彡 0· 030、 P彡0. 030 ;余量为铁和不可避免的杂质。
[0011] 进一步地，所述合金铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C:0. 15~0. 18、Si: 0. 20 ~0. 30、Μη:0. 95 ~1. 10、Cr:1. 05 ~1. 20、Ni:0. 60 ~0. 80、Mo:0. 30 ~0. 40、S: 0. 004~0. 030、P:0. 010~0. 030 ;余量为铁和不可避免的杂质。
[0012] 再进一步地，所述合金铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C:0. 16、Si: 0· 29、Mn:1. 09、Cr:1. 09、Ni:0· 76、Mo:0· 30、S:0· 005、P:0· 015 ;余量为铁和不可避免的杂 质。
[0013] 再进一步地，所述合金铸钢材料的屈服强度彡800MPa，抗拉强度彡920MPa，伸长 率彡14%，断面收缩率彡40%，-40°C冲击功彡35J〇
[0014] 本发明中化学成分选择的意义
[0015] 1)本发明中碳（C)的重量百分比为0. 14~0.20。碳是钢中的重要组成元素，随 钢中含碳量的升高，强度升高，但塑韧性下降，因此为了保证材料具有高韧性，本发明中碳 含量控制在〇. 14~0.20。
[0016] 2)本发明中娃（Si)的重量百分比为0. 20~0. 40。娃主要用于脱氧，娃含量升 高，强度升高，但塑韧性下降，因此必须合理控制硅含量，在此范围内对钢的力学性能影响 不大。
[0017] 3)本发明中锰（Μη)的重量百分比为0. 90~1. 10。锰含量升高，强度升高，但过 热敏感性增大，晶粒易粗大，韧性下降，因此本发明中锰主要是用于脱氧和减轻硫的有害作 用，减少对材料韧性影响。
[0018] 4)本发明中铬（Cr)的重量百分比为1. 00~1. 20。铬能提高钢的淬透性，能显著 提高钢的强度，但塑韧性下降。本发明中铬主要保证材料具有高的强度。
[0019] 5)本发明中镍（Ni)的重量百分比为0. 60~0. 80。镍含量升高，钢的强度、塑性 提高，低温冲击韧性增幅较大。但镍含量过高，易生成枝晶，降低材料塑韧性，因此镍含量不 宜过高，本发明中镍主要保证材料的低温冲击韧性。
[0020] 6)本发明中钼（Mo)的重量百分比为0. 20~0. 40。钼含量升高，材料强度、塑性 和低温冲击韧性均提高。本发明中钼主要提高材料的强度和韧性。
[0021] 7)本发明中硫（S)、磷⑵的重量百分比均小于0. 030。硫、磷为杂质元素，显著降 低低温冲击韧性，因此本发明中将其控制在较低水平。
[0022] 本发明的用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金铸钢材料采用调质热处理工 〇
[0023] 本发明的有益效果在于：
[0024] 本发明在深入研究碳、络、猛、银等兀素对材料性能影响的基础上，通过提尚络含 量，降低碳、锰含量和提高镍含量，并辅以合理的热处理工艺，得到用于铁路车辆车钩的高 强度、高韧性的合金铸钢材料，该合金铸钢材料的屈服强度多800MPa、抗拉强度多920MPa、 伸长率彡14%、断面收缩率彡40%、-40°C冲击功彡35J。
【具体实施方式】
[0025] 为了更好地解释本发明，以下结合具体实施例进一步阐明本发明的主要内容，但 本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。
[0026] 按照本发明化学成分配比，采用感应电炉进行钢水冶炼，并浇注符合TB/ T2942-1999附录的基尔试块，对试块进行调质热处理后按GB/T228、GB/T229进行力学性能 检测。材料成分检测结果如下：
[0027] 表 3
[0031] 从表4性能检测结果来看，在保持材料高强度的情况下，提高了材料的塑韧性，完 全符合设计要求。
[0032] 其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描 述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经 创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。
【主权项】
1. 一种用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金铸钢材料，其特征在于：所述合金 铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C:0. 14~0. 20、Si:0. 20~0. 40、Μη:0. 90~ 1. 20、Cr:1· 00~1. 20、Ni:0· 60~0· 90、Μ〇 :0· 20~0· 40、S彡0· 030、Ρ彡0· 030 ;余量为 铁和不可避免的杂质。2. 根据权利要求1所述用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金铸钢材料，其特征 在于：所述合金铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C:0. 15~0. 18、Si:0. 20~0. 30、 Μη:0. 95 ~1. 10、Cr:1. 05 ~1. 20、Ni:0. 60 ~0. 80、M〇 :0. 30 ~0. 35、S:0. 004 ~0. 030、 P:0. 015~0. 030 ;余量为铁和不可避免的杂质。3.根据权利要求2所述用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金铸钢材料，其特征 在于：所述合金铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C:0. 16、Si:0. 29、Mn:1. 09、Cr: 1. 09、Ni:0· 76、Mo:0·30、S:0·005、P:0·015;余量为铁和不可避免的杂质。4.根据权利要求1或2或3所述用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性的合金铸钢材料， 其特征在于：所述合金铸钢材料的屈服强度彡800MPa，抗拉强度彡920MPa、伸长率彡14%、 断面收缩率彡40 %、-40°C冲击功彡35J〇
【专利摘要】本发明公开了一种用于铁路车辆车钩的高强度、高韧性合金铸钢材料，该所述合金铸钢材料的化学成分按重量百分比计为：C：0.14～0.20、Si：0.20～0.40、Mn：0.90～1.20、Cr：1.00～1.20、Ni：0.60～0.90、Mo：0.20～0.40、S≤0.030、P≤0.030；余量为铁和不可避免的杂质。本发明的合金铸钢材料的屈服强度≥800MPa、抗拉强度≥920MPa、伸长率≥14％、断面收缩率≥40％、-40℃冲击功≥35J。
【IPC分类】C22C38/44
【公开号】CN105274442
【申请号】CN201510775828
【发明人】刘涛, 焦辉, 武永亮, 江锐峰, 向尚林, 熊兵, 付祥, 鄢卓明, 苟春林, 王连华, 赖明
【申请人】南车长江车辆有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月12日