专利名称：车轴钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉车轴钢及其生产方法，属于合金钢领域。
背景技术：
车轴作为铁道车辆的重要部件，长期在重复或交变应力条件下使用，受力情况复 杂，其质量状态与铁路运输安全密切相关。以往车轴钢主要采用LZ50钢，LZ50钢的合金成 分为0· 47 0. 57% C、0. 17 0. 40% Si、0. 60 0. 90% Mn,P 彡 0. 020%,S ^ 0. 020%, Al 彡 0. 020%, Cr 彡 0. 30%, Ni 彡 0. 30%, Cu 彡 0. 25%, H 彡 0. 00025%,0 彡 0. 0020%, N彡0.0070%。这种车轴钢的屈服强度ReL约为345MPa，抗拉强度Rm约为6iOMPa，伸长 率A约为20%，断面收缩率Z约为37%，冲击功Aku2约为25. J0由于车轴属于大型锻件， 锻造后的车轴存在混晶、晶粒粗大等现象，因此，LZ50钢的生产需经两次正火(温度810 9600C ) + —次回火处理(回火处理温度约为550°C )，每次正火处理时间约7小时、一次回 火处理保温时间约6小时，以保证细小、均勻的组织，该种方法处理工序较多，时间较长，能 耗大，生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本更低的车轴钢。本发明车轴钢，其化学成分按重量百分比为0. 38 0.42% C、0. 26 0.32% Si、 0. 70 0. 80% Μη、0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量为铁和不可避免的杂质。其中，本发明车轴钢优选由下述方法进行热处理而得锻造后的车轴钢毛坯加热 至835 885°C并保温3 4小时，然后空冷，冷却后的车轴钢毛坯加热至530 570°C并 保温4 6小时进行回火处理。本发明还提供一种生产车轴钢的方法，该方法包括锻造车轴钢毛坯步骤，锻造后 的车轴钢毛坯加热至835 885°C并保温3 4小时，然后冷却(优选空冷)，冷却后的车轴 钢毛坯加热至530 570°C并保温4 6小时进行回火处理得到车轴钢；其中，所述车轴钢 毛坯的化学成分按重量百分比为0. 38 0. 42% C、0. 26 0. 32% Si、0. 70 0. 80% Mn、 0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量为铁和不可避免的杂质。本发明车轴钢由于其热处理工序步骤减少，热处理总时间缩短，大幅降低了生产 能耗，节约了生产成本。另外，相比LZ50钢，本发明车轴钢的屈服强度和抗拉强度等性能也 有所提高。本发明为车轴钢提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。
具体实施例方式本发明车轴钢，其化学成分按重量百分比为0. 38 0.42% C、0. 26 0.32% Si、 0. 70 0. 80% Μη、0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量为铁和不可避免的杂质。其中，本发明车轴钢优选由下述方法进行热处理而得锻造后的车轴钢毛坯加热 至835 885°C并保温3 4小时，然后空冷，冷却后的车轴钢毛坯加热至530 570°C并
3保温4 6小时进行回火处理。本发明还提供一种生产车轴钢的方法，该方法包括锻造车轴钢毛坯步骤，锻造后 的车轴钢毛坯加热至835 885°C并保温3 4小时，然后冷却(优选空冷)，冷却后的车轴 钢毛坯加热至530 570°C并保温4 6小时进行回火处理得到车轴钢；其中，所述车轴钢 毛坯的化学成分按重量百分比为0. 38 0. 42% C、0. 26 0. 32% Si、0. 70 0. 80% Mn、 0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量为铁和不可避免的杂质。其中，上述锻造车轴钢毛坯步骤可以采用常规方法进行锻造。本发明的发明人经过多次试验，发现上述化学成分的车轴钢毛坯进行热处理时， 只需要进行一次正火(即车轴钢毛坯加热至835 885°C并保温3 4小时)和一次回火 即可使车轴钢中的奥氏体晶粒细小且尺寸均勻分布。通过进一步研究发现，车轴钢毛坯加 热至835 885°C时，细小、弥散分布的氮化钒颗粒具有抑制奥氏体晶粒粗大的作用，从而 一次正火和一次回火即可使车轴钢中的奥氏体晶粒细小且尺寸均勻分布。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。实施例采用本发明方法对车轴钢进行热处理车轴钢在炼钢过程中加入VN14合金，钢坯成分(重量百分比)为0. 41 % C、 0. 32% Si、0. 71% Μη、0. 013% P、0. 010% S、0. 09% V,0. 0175% N，余量为铁及不可避免的 杂质。钢水经大方坯连铸机浇铸成360mmX450mm大方坯，后经合理的大压下量道次轧制成 250mmX 250mm车轴用钢坯。轴坯锻造工艺轧制的250X250mm方坯，在锻造厂锻造，采用推钢式连续加热，加热温度 1200°C，均热温度1140°C，出炉温度1110°C。共锻成10支RE2bS车轴。热处理工艺锻后轴坯冷装到天然气加热炉中，加热至870°C并保温3. 5小时。随后出冷空冷， 冷却后采用560°C保温4. 5小时的回火处理。所得车轴钢组织与性能检测从热处理后的轴坯上取金相样，经磨制、抛光、浸蚀后采用光学显微组织观察分 析，组织为铁素体+珠光体，晶粒度8级占90 %，7级及7 8级占10 %。热处理后车轴力学性能为屈服强度ReL = 420MPa,抗拉强度Rm = 730MPa,总延伸 率25. 5%，断面收缩率为51%。采用CTS-2200超声波探伤仪对RE2b轴进行探伤，车轴轴向透声性和径向探伤均合 格。在车轴的轴身上取样加工弯曲疲劳试样，在试验频次为3000转/分钟的PWC-6型 弯曲疲劳试验机上，进行疲劳性能的试验，疲劳极限为249MPa。现有热处理工艺的车轴钢标准《TB/T2945-1999》，锻造车轴经两次正火加一次回 火后的力学性能应符合表1的规定，晶粒度应≥ 6. 0级。表1《TB/T2945-1999》标准 从本发明车轴钢的性能检测结果和表1可以看出，本发明车轴钢的性能明显优于 《TB/T2945-1999》的车轴钢标准要求。
权利要求
车轴钢，其特征在于其化学成分按重量百分比为0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12V％，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的车轴钢，其特征在于所述车轴钢采用下述方法进行热处理而 得锻造后的车轴钢毛坯加热至835 885°C并保温3 4小时，然后空冷，冷却后的车轴 钢毛坯加热至530 570°C并保温4 6小时进行回火处理。
3.生产车轴钢的方法，包括锻造车轴钢毛坯步骤，其特征在于还包括如下步骤锻造 后的车轴钢毛坯加热至835 885°C并保温3 4小时，然后冷却，冷却后的车轴钢毛坯加 热至530 570°C并保温4 6小时进行回火处理得到车轴钢；其中，所述车轴钢毛坯的化 学成分按重量百分比为0. 38 0. 42% C、0. 26 0. 32% Si、0. 70 0. 80 % Μη、0. 08 0. 12V%,0. 015 0. 02% N，余量为铁和不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的生产车轴钢的方法，其特征在于锻造后的车轴钢毛坯加热 后采用空冷方法进行冷却。
全文摘要
本发明涉车轴钢及其生产方法，属于合金钢领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种生产成本更低的车轴钢。本发明车轴钢，其化学成分按重量百分比为0.38～0.42％C、0.26～0.32％Si、0.70～0.80％Mn、0.08～0.12％V，0.015～0.02％N，余量为铁和不可避免的杂质。本发明车轴钢由于其热处理工序步骤减少，热处理总时间缩短，大幅降低了生产能耗，节约了生产成本。另外，相比LZ50钢，本发明车轴钢的屈服强度和抗拉强度等性能也有所提高。本发明为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C21D8/00GK101928878SQ201010284898
公开日2010年12月29日 申请日期2010年9月17日 优先权日2010年9月17日
发明者吴建国, 张波, 杨雄飞, 柯晓涛, 韦青峰, 黄德明 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