专利名称：微合金钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及微合金钢及其生产方法，属于冶金领域。
背景技术：
车轴是铁道车辆走行部分的重要部件，它们承受着车辆的全部重量，在列车运行 和停车时，还要经受冲击力和制动力的作用，在高速和重载的状态下，受力情况就更为复 杂，其质量状态直接关系到铁路运输安全。出于安全上的考虑，对火车车轴有严格的技术要 求比如，要求有足够的强度与冲击韧性，以保证在最高速度和最大载荷条件下绝对安全可 靠；有良好的耐磨性，以保证使用寿命；在足够的强度和一定的寿命前提下，减轻其重量， 尽可能地减轻簧下重量和保持一定的柔性。我国自建国初期开始，铁道车辆一直沿用LZ40钢车轴，由于这种钢轴疲劳强度 低，使用寿命短，轮轴压装部位易出现横向裂纹，无法适应目前列车高速度，大运量的发展 要求。为了满足我国铁路快速发展的需要，1999年铁道部颁布了我国铁路车轴用钢标准 (TB/T2945-1999)，从此我国铁道车辆用车轴开始全面采用LZ50钢车轴，逐步取代了过去 的LZ40钢车轴。但近年来，随着我国铁路运输的快速发展，铁路货车轴重不断增加，行车速 度不断提高，对铁路货车车轴的性能提出了更高的要求，现有LZ50车轴无论在力学性能还 是疲劳性能等方面已不能满足使用要求，同时现有LZ50车轴基本不具备耐腐蚀性能，容易 造成在腐蚀环境下车轴的提前破坏。申请号为200810171563. 1，发明名称为“一种车轴钢及其制备方法”的中国专利申 请公开了一种车轴钢，该钢具有较高的强度，但是其耐盐雾腐蚀性能和冲击韧性难以满足 铁路车轴用钢越高越高的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐盐雾腐蚀性能更好的微合金钢。本发明微合金钢含有如下重量百分比的化学成分0. 30% 0. 46% C,0. 30% 0. 50% Si，0. 40% 0. 90%Mn,0. 07% 0. 20% V,0. 31% 1. 00% Cr，余量为铁和不可避 免的杂质。其中，作为优选的技术方案，本发明微合金钢的化学成分按重量百分比还含有 0. 010% 0. 060%的 Al。上述的不可避免的杂质包括P和S，其中，按重量百分比，[P] ^ 0. 020 %, [S] ^ 0. 015%。本发明还提供了生产微合金钢的方法，该方法包括钢坯的生产及钢坯轧制步骤， 其中，钢坯可以按照常规方法生产而得，钢坯含有如下重量百分比的化学成分0. 30% 0. 46% C，0. 30% 0. 50% Si，0. 40% 0. 90% Μη,Ο. 07% 0. 20% V,0. 31% 1. 00% Cr，余量为铁和不可避免的杂质；所述钢坯轧制步骤为钢坯加热到1200 1250°C，然后在 1200 1250°C温度下保温2. 0 2. 5h后开始轧制钢坯，钢坯的终轧温度为850 950°C，轧后空冷即得微合金钢。其余步骤与常规的车轴钢生产方法相同。其中，作为优选的技术 方案，上述钢坯的化学成分按重量百分比还含有0. 010% 0. 060%的Al。进一步的，为了使本发明方法生产的微合金钢的性能更好，上述钢坯锻成所需规 格后还经过热处理，热处理方法为850 870°C保温30 60min，然后空冷即得微合金钢。 作为优选的技术方案，上述热处理方法为860°C保温45min，然后空冷即得微合金钢。相比现有的碳素车轴钢，本发明微合金钢具有更好的耐盐雾腐蚀性能和冲击韧 性，能够满足高性能车轴钢特别是铁路货车车轴钢的需要，本发明为铁路货车车轴钢提供 了 一种新的选择，具有广阔的应用前景。
图1是本发明微合金钢与LZ50车轴钢，以及30CrMo钢的耐腐蚀性能对比图。
具体实施例方式本发明微合金钢含有如下重量百分比的化学成分0. 30% 0. 46% C,0. 30% 0. 50% Si，0. 40% 0. 90%Mn,0. 07% 0. 20% V,0. 31% 1. 00% Cr，余量为铁和不可避 免的杂质。其中，作为优选的技术方案，本发明微合金钢的化学成分按重量百分比还含有 0. 010% 0. 060%的 Al。上述的不可避免的杂质包括P和S，其中，按重量百分比，[P] ^ 0. 020 %, [S] ^ 0. 015%。本发明微合金钢的屈服强度I可以达到400MPa以上，抗拉强度Rm可以达到 700MPa以上，完全能够满足车轴钢对强度性能的要求。本发明微合金钢的的常温U型冲击 能够达到65J以上，其韧性明显优于现有的车轴钢。且本发明微合金钢的耐盐雾腐蚀能力 比LZ50车轴钢提高10%左右。本发明微合金钢之所以具有上述的优良性能，主要在于添加了适量的合金元素， 如加入合金元素钒，利用钒的析出强化和细化晶粒的作用，可提高钢的强度，保证钢的塑 韧性；添加Cr元素，能起到一定的固溶强化作用，同时对提高钢的耐腐蚀性能有利；添加 Al，除了可以起到脱氧作用、细化钢的晶粒，还对改善钢的韧性有利。正是由于多种合金元 素的共同作用，才使本发明微合金钢具有优良的综合性能。本发明生产微合金钢的方法包括钢坯的生产及钢坯轧制步骤，其中，钢坯可以按 照常规方法生产而得，钢坯含有如下重量百分比的化学成分0. 30% 0. 46% C，0. 30% 0. 50% Si，0. 40% 0. 90%Mn,0. 07% 0. 20% V,0. 31% 1. 00% Cr，余量为铁和不可避 免的杂质；所述钢坯轧制步骤为钢坯加热到1200 1250°C，然后在1200 1250°C温度下 保温2. 0 2. 5h后开始轧制钢坯，钢坯的终轧温度为850 950°C，轧后空冷即得微合金 钢。其余步骤与常规的车轴钢生产方法相同。其中，作为优选的技术方案，上述钢坯的化学 成分按重量百分比还含有0. 010% 0. 060%的Al。进一步的，为了使本发明方法生产的微合金钢的性能更好，上述钢坯锻成所需规 格后还经过热处理，热处理方法为850 870°C保温30 60min，然后空冷即得微合金钢。 作为优选的技术方案，上述热处理方法为860°C保温45min，然后空冷即得微合金钢。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式
做进一步的描述，并不因此将本发明限
制在所述的实施例范围之中。 实施例本发明微合金钢的生产1、生产钢坯按表1的化学成分生产钢坯。钢坯是在实验室采用50kg真空感应炉冶炼的，然后 浇注而成。表1钢坯的化学成分，余量为铁)
编 号CSiMnPSCrVAlsAl0. 410. 340. 790. 0170. 0090. 600. 080. 017A20. 420. 300. 710. 0180. 0080. 500. 070. 013A30. 450. 330. 790. 0180. 0070. 600. 080. 022注Als为酸溶铝的意思。2、钢坯轧制钢坯加热到1200 1250°C，然后在1200 1250°C温度下保温2. 0 2. 5h后开 始轧制钢坯，钢坯的终轧温度为850 950°C，轧后空冷；所述钢坯锻成所需规格后于860°C 保温45min后空冷，即得微合金钢(Φ 30mm的圆棒)。试验例微合金钢性能测定分别测定上述实施例生产的本发明微合金钢的屈服强度、抗拉强度、延伸率、面缩 率、常温U型冲击功，结果见表2、3。表2本发明微合金钢拉伸性能检测结果
编号屈服强度ReL/MPa抗拉强度Rm/MPa延伸率A/%面缩率Ζ/%Al44372027. 059. 5A248374524. 543. 8A349075025. 560. 5 表3本发明微合金钢常温U型冲击功试验结果
编号冲击功/J①②③平均Al73657270Α282748380A380909087采用盐雾腐蚀试验方法测试本发明微合金钢(所用本发明微合金钢的编号为A2) 和LZ50车轴钢、30CrMo合金钢的耐盐雾腐蚀性能，结果如图1所示。盐雾腐蚀试验方法为采用GB/T10125-1997的中性盐雾试验标准方法，将样品置 于FQY010型盐雾腐蚀试验箱中，用浓度为50g/L的NaCl溶液间歇式喷雾，形成盐雾环境，利用金属腐蚀产生的失重来测量样品在一定时间内的腐蚀率。在某一时间段内腐蚀率越 高，说明耐盐雾腐蚀性能越差；反之，耐盐雾腐蚀性能越好。从图1可以看出，在72 240h盐雾腐蚀时间范围内，本发明的微合金铁路货车车 轴钢的盐雾腐蚀率介于30CrMo和LZ50车轴钢之间，优于LZ50车轴，低于30CrMo钢。与 LZ50车轴钢相比，本发明的微合金铁路货车车轴钢耐盐雾腐蚀能力比LZ50车轴提高10% 左右。30CrMo和LZ50车轴钢的化学成分如表4所示。表430CrMo和LZ50车轴钢的化学成分
权利要求
微合金钢，其特征在于其含有如下重量百分比的化学成分0.30％～0.46％C，0.30％～0.50％Si，0.40％～0.90％Mn，0.07％～0.20％V，0.31％～1.00％Cr，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的微合金钢，其特征在于其化学成分按重量百分比还含有 0. 010% 0. 060%的 Al。
3.根据权利要求1或2所述的微合金钢，其特征在于所述的不可避免的杂质包括P和 S，其中，按重量百分比，[P] ( 0. 020%, [S] ( 0.015%。
4.生产微合金钢的方法，包括钢坯的生产及钢坯轧制步骤，其特征在于所述钢坯含 有如下重量百分比的化学成分0. 30% 0. 46% C，0. 30% 0. 50% Si，0. 40% 0. 90% Μη,Ο. 07% 0. 20% V，0. 31% 1. 00% Cr，余量为铁和不可避免的杂质；所述钢坯轧制步 骤为钢坯加热到1200 1250°C，然后在1200 1250°C温度下保温2. 0 2. 5h后开始轧 制钢坯，钢坯的终轧温度为850 950°C，锻后空冷即得微合金钢。
5.根据权利要求4所述的生产微合金钢的方法，其特征在于所述钢坯的化学成分按 重量百分比还含有0. 010% 0. 060%的Al。
6.根据权利要求4或5所述的生产微合金钢的方法，其特征在于所述钢坯锻成所需 规格后还经过热处理，热处理方法为850 870°C保温30 60min，然后空冷即得微合金 钢。
7.根据权利要求6所述的生产微合金钢的方法，其特征在于所述热处理方法为 860°C保温45min，然后空冷即得微合金钢。
全文摘要
本发明涉及微合金钢及其生产方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种耐盐雾腐蚀性能更好的微合金钢。本发明微合金钢含有如下重量百分比的化学成分0.30％～0.46％C，0.30％～0.50％Si，0.40％～0.90％Mn，0.07％～0.20％V，0.31％～1.00％Cr，余量为铁和不可避免的杂质。相比现有的碳素车轴钢，本发明微合金钢具有更好的耐盐雾腐蚀性能和冲击韧性，能够满足高性能车轴钢特别是铁路货车车轴钢的需要，本发明为铁路货车车轴钢提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
文档编号C22C38/24GK101921960SQ20101025868
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者代华云, 康斌, 柯晓涛, 邓通武, 雷秀华 申请人:攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司;攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢钒有限公司