Lz50钢车轴的锻后热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属热处理技术领域，具体涉及一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺。
【背景技术】
[0002] LZ50钢是目前国内铁道车辆车轴的常用材料，其车轴的锻后热处理基本采用的都 是两次正火加回火工艺。在两次正火加回火热处理工艺下LZ50钢车轴锻件的力学指标如 下：
随着高速重载机车的广泛应用，对铁道车辆车轴的性能要求大幅度提高，如何提升铁 道车辆车轴的力学性能，成为目前迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对上述问题，提供一种能够大幅度提升铁道车辆车轴力学性 能的LZ50钢车轴的锻后热处理工艺。
[0004] 实现上述目的的技术方案是：一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺，其包括以下四 个相互衔接的步骤： 第一步，车轴锻件终锻后快速冷却； 控制车轴锻件终锻温度在800~850°C，然后进行控制冷却速度的快速风冷，以40~ 60 °C /分钟的降温速度将车轴锻件由终锻温度冷却到400~500 °C ; 第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理； 正火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为910~930°C，保温时间为220~ 260分钟，完成保温后以60~70 °C /分钟的降温速度快速风冷至500~600 °C，之后以5~ l〇°C /分钟的冷速风冷至100~150°C ; 第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理； 淬火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为860~880°C，保温时间为220~260 分钟，完成保温后进行水介质淬火，以100~150°C /分钟的降温速度冷却至100~150°C; 第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理； 回火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为640~660°C，保温时间为340~380 分钟，完成保温后以5~KTC /分钟的降温速度风冷至室温。
[0005] 本发明能够有效提高LZ50钢车轴的力学性能，特别是能够大幅度提高LZ50钢车 轴的屈服强度和抗拉强度。
【具体实施方式】
[0006] 实施例 LZ50钢的化学成分如下：
LZ50钢车轴锻件的直径250mm，长度2800mm。
[0007] LZ50钢车轴的锻后热处理工艺包括以下四个相互衔接的步骤： 第一步，车轴锻件终锻后快速冷却； 控制车轴锻件终锻温度在800~850°C，然后立即进行控制冷却速度的快速风冷，以 40~60 °C /分钟的降温速度将车轴锻件由终锻温度冷却到400~500 °C。该车轴锻件终锻 后快速冷却的目的是尽量保留锻造过程的晶粒细化效果，为后续热处理提供良好的基体组 织。
[0008] 第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理； 正火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为910~930°C，保温时间为240分钟， 完成保温后以60~70°C /分钟的降温速度快速风冷至500~600°C，之后以5~10°C /分 钟的冷速风冷至100~150°C。该正火处理依靠对正火冷却速度的分段控制，一方面消除锻 造后遗留的粗大和不均匀的组织，另一方面细化晶粒；同时，分段冷却中前段急冷的目的是 为了提高车轴锻件芯部的冷却速度，使芯部组织和表层组织一致性增强，从而允许车轴锻 件下一步进行快速淬火而不会产生过大的内应力造成变形或开裂。
[0009] 第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理； 淬火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为860~880°C，保温时间为240分钟， 完成保温后进行水介质淬火，控制淬火搅拌烈度以100~150°C /分钟的降温速度冷却至 100~150°C。该车轴锻件淬火处理，通过加强淬火搅拌的快速水介质淬火获得细密的金相 组织，一般为马氏体和下贝氏体。此过程通过严格控制冷却速度，避免过大的淬火应力的同 时，使车轴锻件芯部获得足够的冷速，提高芯部组织和表层组织的一致性。
[0010] 第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理； 回火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为640~660°C，保温时间为360分钟， 完成保温后以5~KTC /分钟的降温速度风冷至室温。通过该回火处理，使车轴锻件获得 所需的强度、韧性等机械性能。
[0011] 经上述热处理后检测车轴锻件达到如下力学指标：
与现有技术的两次正火加回火工艺热处理的LZ50钢车轴锻件相比，抗拉强度及屈服 极限大幅度提升。
【主权项】
1. 一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺，其特征在于：包括以下四个相互衔接的步骤： 第一步，车轴锻件终锻后快速冷却； 控制车轴锻件终锻温度在800~850°C，然后进行控制冷却速度的快速风冷，以40~ 60 °C /分钟的降温速度将车轴锻件由终锻温度冷却到400~500 °C ; 第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理； 正火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为910~930°C，保温时间为220~ 260分钟，完成保温后以60~70 °C /分钟的降温速度快速风冷至500~600 °C，之后以5~ l〇°C /分钟的冷速风冷至100~150°C ; 第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理； 淬火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为860~880°C，保温时间为220~260 分钟，完成保温后进行水介质淬火，以100~150°C /分钟的降温速度冷却至100~150°C; 第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理； 回火加热升温速度为4~7°C /分钟，保温温度为640~660°C，保温时间为340~380 分钟，完成保温后以5~KTC /分钟的降温速度风冷至室温。
【专利摘要】一种LZ50钢车轴的锻后热处理工艺，其包括四个相互衔接的步骤：第一步，车轴锻件终锻后快速冷却；第二步，对经过锻后快速冷却的车轴锻件进行正火处理；第三步，对经过正火处理的车轴锻件进行淬火处理；第四步，对经过淬火处理的车轴锻件进行回火处理。本发明能够有效提高LZ50钢车轴的力学性能，特别是能够大幅度提高LZ50钢车轴的抗拉强度和屈服强度。
【IPC分类】C21D6/00, C21D9/28
【公开号】CN104946873
【申请号】CN201510339654
【发明人】王明智, 姜永录, 李国栋, 王书阳
【申请人】秦皇岛开发区春光铸造机械有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月18日