生产工艺流程为：电弧炉或转炉冶炼一LF炉精炼 -RH或VD真空脱气一连铸一铸坯加热炉加热一车轴坯轧制一车轴锻造一毛坯车轴粗车一 车轴齐端面加工一"一次正火+二次正火+回火"热处理一车轴外圆精车加工一车轴内孔 镗削加工一外圆磨削一探伤。
[0030] 关键的热处理工艺步骤如下：
[0031] (1) 一次正火：将最大直径为200mm左右、长度达2200mm左右的含钒氮碳素列车 车轴用钢加热至温度870~920°C，加热保温时间按1. 2~1. 7min/mm计算，风冷或气雾冷 却。经一次正火后不仅细化了晶粒，增加了碳氮化钒的析出量且细化了析出相，而且改善了 组织的不均匀性，为随后的最终热处理做好组织准备。
[0032] (2)二次正火：将最大直径为200mm左右、长度达2200mm左右的含钒氮碳素列车 车轴用钢加热至温度790~820°C，加热保温时间按1. 2~1. 7min/mm计算，风冷或气雾冷 却。
[0033] (3)回火：将最大直径为200mm左右、长度达2200mm左右的含钒氮碳素列车车轴 用钢至加热温度520~560°C，加热保温时间按2~2. 5min/mm计算，随后空冷至室温。经 过回火，可获得均匀细密珠光体+铁素体的金相组织，实际晶粒度多7. 0级，从而可获得良 好的韧塑性及合适的强度指标。
[0034] 采用本发明的化学成分、工艺流程和热处理工艺工艺参数生产的重载车轴用钒 氮微合金化碳素钢，测定钢材的纵向力学性能可达到：Rm> 670MPa，R&或RpQ.2> 375MPa， A彡22%，Z彡40 %，20°C纵向冲击吸收功KU2> 50J，表面光滑试样的疲劳极限 320MPa。热处理后钢材的组织为珠光体+铁素体，实际晶粒度彡7. 0级。
[0035] 在一个优选实施例中，本发明钒氮微合金化碳素钢重载车轴生产工艺流程为：电 弧炉或转炉冶炼一LF炉精炼一RH或VD真空脱气一连铸一铸坯加热炉加热一车轴坯轧制 -车轴坯锻造一毛坯车轴粗车一车轴齐端面加工一"一次正火+二次正火+回火"热处理 -车轴外圆精车加工一车轴内孔镗削加工一外圆磨削一探伤。
[0036] "一次正火+二次正火+回火"热处理的熔炼化学成分、主要热处理工艺参数与性 能的实施例如下：
[0037] 热处理工艺步骤及参数为：
[0038] (1) -次正火：加热温度900°C，加热保温时间300min，风冷或气雾冷却。
[0039] (2)二次正火：加热温度800°C，加热保温时间300min，风冷或气雾冷却。
[0040] (3)回火：加热温度540°C，加热保温时间450min，空冷。
[0041] 最大直径为〇 200mm、长度达2200mm列车车轴的熔炼化学成分质量百分比（wt% ) 见表1，列车车轴经过以上热处理后的性能指标见表2。
[0042] 表1重载车轴用钒氮微合金化碳素钢的熔炼化学成分质量百分比（wt% )
[0043]
【主权项】
1. 一种钒氮微合金化碳素钢，其特征在于，按照质量百分比含有如下组分：C :0. 39~ 0· 45, Si :0· 15 ~0· 40, Mn :0· 60 ~0· 90, P :彡 0· 015, S :彡 0· 010, V :0· 12 ~0· 16, [N]: 0. 012~0. 016, Als :0. 015~0. 050,其余为铁和残余的微量杂质。
2. 如权利要求1所述的钒氮微合金化碳素钢，其特征在于，热处理后钢材的组 织为珠光体+铁素体，实际晶粒度彡7.0级；其纵向力学性能为：Rm> 670MPa，Rel或 Rptl2^ 375MPa，A彡22%，Z彡40%，20°C纵向冲击吸收功KU2S 50J，表面光滑试样的疲劳 极限 RfL彡 320MPa。
3. 如权利要求1或2所述钒氮微合金化碳素钢的热处理工艺，其特征在于，包括如下步 骤： (1) 一次正火：加热至温度870~920°C，加热保温时间按1. 2~I. 7min/mm计算，冷 却； (2) 二次正火：加热至温度790~820°C，加热保温时间按1. 2~I. 7min/mm计算，冷 却； (3) 回火：加热至温度520~560°C，加热保温时间按2~2. 5min/mm计算，冷却。
4. 如权利要求3所述的钒氮微合金化碳素钢的热处理工艺，其特征在于，步骤（1)中， 米用风冷或气雾冷却。
5. 如权利要求3或4所述的钒氮微合金化碳素钢的热处理工艺，其特征在于，步骤（2) 中，采用风冷或气雾冷却。
6. 如权利要求3-5中任一项所述的钒氮微合金化碳素钢的热处理工艺，其特征在于， 步骤（3)中，空冷至室温。
7. 如权利要求3-6中任一项所述的钒氮微合金化碳素钢的热处理工艺，其特征在于， 包括如下步骤： (1) 一次正火：加热温度900°C，加热保温时间300min，风冷或气雾冷却； (2) 二次正火：加热温度800°C，加热保温时间300min，风冷或气雾冷却； (3) 回火：加热温度540°C，加热保温时间450min，空冷。
8. 如权利要求1或2所述钒氮微合金化碳素钢的生产方法，其特征在于，包括如下步 骤：电弧炉或转炉冶炼一LF炉精炼一RH或VD真空脱气一连铸一铸坯加热炉加热一车轴坯 轧制一车轴锻造一毛坯车轴粗车一车轴齐端面加工一热处理：一次正火+二次正火+回火 -车轴外圆精车加工一车轴内孔镗削加工一外圆磨削一探伤。
9. 如权利要求1或2所述钒氮微合金化碳素钢的用途，其特征在于，用于重载车轴。
10. 如权利要求9所述钒氮微合金化碳素钢的用途，其特征在于，含钒氮碳素列车车轴 用钢最大直径为200_左右、长度达2200mm左右。
【专利摘要】本发明涉及一种钒氮微合金化碳素钢及其热处理工艺，生产方法和用途。按照质量百分比含有如下组分：C：0.39～0.45，Si：0.15～0.40，Mn：0.60～0.90，P：≤0.015，S：≤0.010，V：0.12～0.16，[N]：0.012～0.016，Als：0.015～0.050，其余为铁和残余的微量杂质。热处理工艺，包括如下步骤：(1)一次正火：加热至温度870～920℃，加热保温时间按1.2～1.7min/mm计算，冷却；(2)二次正火：加热至温度790～820℃，加热保温时间按1.2～1.7min/mm计算，冷却；(3)回火：加热至温度520～560℃，加热保温时间按2～2.5min/mm计算，冷却。本发明在少量增加成本的前提下，显著提高重载列车车轴用钢的强度、延伸性能、塑性、抗疲劳性和低温韧性，进而显著提高重载列车车轴用钢的整体性能、寿命和安全性。
【IPC分类】B60B35-00, C21D1-18, C22C38-12, C21D6-00, C21D1-28
【公开号】CN104831162
【申请号】CN201510230939
【发明人】孙维, 汪开忠, 高海潮, 于文坛, 王民章, 许兴
【申请人】马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月7日