[发明专利]一种高速重载列车用弹簧钢制品热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速重载列车用弹簧钢制品热处理工艺，属于金属热处理技术领域。

背景技术

机车及列车用弹簧是十分重要的机械零件，起着减震、贮能、联接、支撑等各种作用。机车弹簧是在周期性的弯曲和扭转等交变应力下工作，经受拉、压、扭转、冲击等动负荷的条件，有时还要承受极高的短时突加载荷，因此要求弹簧钢必须具有较高的疲劳强度、高的抗拉强度和屈强比、足够的塑性和韧性以及良好的表面质量、在热状态下容易卷制成形、较好的淬透性等。目前，机车弹簧钢制品主要采用60Si2CrVA、50CrVA等弹簧钢。主要热处理工艺普遍采用中频感应加热棒材-卷制成型-调整弹簧尺寸-预冷淬火-回火的热加工工艺。这种工艺加热时间短，脱碳少，卷簧机卷制，尺寸精度高。但由于弹簧钢含碳量都较高，直接淬火过程获得全部的马氏体，晶粒较粗大、易于出现淬火裂纹，回火后的韧塑性较低，导致弹簧疲劳寿命不高。目前为解决这些问题，有人采用300癈以上温度等温-淬火的热处理工艺，获得以贝氏体为主加部分马氏体组成的复相组织来提高弹簧的韧性。经等温淬火处理后，在硬度相同的条件下，与普通淬火回火状态相比，具有高的韧性，小的缺口敏感性，但是屈服极限和疲劳强度约有降低。同时对料径尺寸较大的弹簧，等温淬火淬透性不够，因此难以用于尺寸较大的弹簧。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能防止淬火开裂和弹簧钢制品早期疲劳断裂、并具有良好的强韧性的高速重载列车用弹簧钢制品热处理工艺，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：本发明的一种高速重载列车用弹簧钢制品热处理工艺为，将弹簧钢加热到960℃～1100℃温度时，将其卷制成弹簧，然后将卷制成的弹簧冷却至A_r1以下5℃～50℃的温度，并保温0～1小时后，再将卷制成的弹簧重新加热到A_c3以上5℃～50℃的温度，然后再进行淬火、回火处理，从而制得高速重载列车用弹簧钢制品。

上述弹簧钢为60Si2CrVA，将60Si2CrVA弹簧钢加热到960℃～1100℃温度时，将其卷制成弹簧，然后将卷制成的弹簧冷却至A_r1以下温度，即将其冷却在600℃～690℃之间，保温0～1小时，然后再将卷制成的弹簧重新加热到A_c3以上温度，即将其加热到850℃～900℃之间，然后进行油淬480℃回火处理，从而制得高速重载列车用弹簧钢制品。

前述弹簧钢为50CrVA，将50CrVA弹簧钢加热到960℃～1100℃温度时，将其卷制成弹簧，然后将卷制成的弹簧冷却至A_r1以下温度，即将其冷却在590℃～650℃之间，保温0～1小时，然后再将卷制成的弹簧重新加热到A_c3以上温度，即将其加热到820℃～880℃之间，然后进行油淬480℃回火处理，从而制得高速重载列车用弹簧钢制品。

上述加热方法为感应加热。

由于采用了上述技术方案，本发明采用高温卷制后先预冷到约低于A_r1的温度，并保持一定时间，使心部也冷到此温度范围发生珠光体相变，然后再将其加热到稍高于A_c3的温度，使其产生重结晶而有效细化奥氏体晶粒，然后再淬火回火得到良好的强韧性配合。从而有效地解决了高速列车转向架弹簧淬火开裂、早期疲劳断裂等问题。

经实验测得本发明与传统弹簧钢热处理工艺的产品性能对比数据如下：

60Si2CrVA传统工艺：

高温卷制后预冷到850癈淬火 480癈回火90分钟 晶粒度5～6级

s_b(MPa)s_s(MPa)d₅(％)y(％)      A_ku(J)

1720       1470         6          13           10

本发明的60Si2CrVA预冷-淬火工艺：

高温卷制后预冷到650癈再加热到850癈油淬 480癈回火90分钟 晶粒度8级

s_b(MPa)s_s(MPa)d₅(％)y(％)      A_ku(J)

1740       1490         12          23          22

50CrVA传统工艺：

高温卷制后预冷到840癈淬火 420癈回火90分钟 晶粒度5～6级