[发明专利]一种高碳钢铁路车轮的热处理方法

说明书

技术领域

本发明属铁路用辗钢整体车轮热处理领域。

背景技术

从国内铁道客车车辆用车轮的标准演变过程看，1988年颁布实施了GB8601-88《铁路用辗钢整体车轮》，适用于我国铁路提速以前，运行速度≤80km/h的铁道客车车辆用车轮；1996颁布的TB/T2708-1996《铁路快速客车辗钢整体车轮技术条件》替代了GB8601-88，主要适用于我国铁路提速以后，运行速度≤160km/h的铁道客车车辆用车轮。这两个标准中常规CL60车轮钢的成分要求是一致的，但是TB/T2708-1996在要求保证轮辋塑性、辐板常温冲击韧性要求不变的前提下，断面硬度值由≥255HB提高到265-320HB；即将修订颁布的新TB中在要求保证轮辋强塑性、断面硬度要求不变的前提下又增加了轮辋-20℃低温冲击韧性的要求。而常规CL60钢车轮的室温组织状态为铁素体-珠光体，这种钢的显著特点是，强硬度的提高会导致冲击韧性的下降，从而降低车轮内部抗裂纹扩展能力，当车轮在服役过程中受到复杂的轮轨相互作用力的作用时，会对使用安全性能产生不利影响。

同时，在C≤0.77％的高碳钢车轮中随C含量的增加，由于组织中铁素体含量减少，韧性急剧下降，主要表现在辐板冲击韧性和轮辋断裂韧性的降低。从而降低了车轮内部抗裂纹生成和扩展能力，增加了车轮使用过程中的风险性。

因此，如何在保持高碳钢车轮轮辋强硬度性能指标不变的前提下，有效提高轮辋断裂韧性和车轮辐板的冲击韧性，是目前急需解决的一个重要问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，该热处理方法可以降低辐板强度，提高辐板冲击韧性，能够有效提高车轮轮辋强韧性匹配，通过改善辐板、轮辋的性能，从而提高车轮的整体性能，确保车轮服役使用安全。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，包括以下步骤：

A、将轧制成型的车轮加热至830-850℃，保温2-3h，然后出炉空冷；

B、对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料，加热至710-740℃，保温70-90min；

C、将车轮放入炉温910-930℃保温炉内快速加热升温，并保温30-40min；

D、对踏面淬火300±10s

E、加热至510±10℃进行回火。

步骤B中所述的耐火材料为耐火石棉。

所述高碳钢碳含量为0.55％-0.77％(质量百分比)。

首先将碳含量在0.55％-0.77％范围的高碳钢车轮钢坯按照常规工艺在1270-1290℃加热；随后通过常规高温锻压轧制成车轮工件；在450-550℃进行缓冷去氢处理后，出炉冷却至室温；然后加热至830-850℃，保温2-3h，然后空冷，进行正火预处理；对车轮轮毂、辐板表面涂敷耐火材料进行保护加热至710-740℃并保温70-90min，确保辐板组织产生少量球状珠光体；然后将车轮放入炉温910-930℃保温炉内快速加热升温，并保温30-40min，由于辐板覆盖耐火石棉保温材料，可使辐板温度低于Ac3线，其少量球化珠光体组织得以保留，而轮辋在高温气氛下短时间内实现奥氏体化，且晶粒细小，此时对踏面淬火300±10s，可使轮辋获得较细的片状珠光体晶粒。最后再加热至510±10℃进行回火工序。

上述技术方案解决了本领域长期未能解决的技术难题，与现有技术相比，本发明获得了以下有益效果：

对于碳含量在0.55％-0.77％范围的高碳钢车轮，通过改变辐板珠光体组织状态，达到降低辐板强度，提高辐板冲击韧性指标的目的，一般可使辐板冲击功提高10-15J左右，使辐板强度降低60-100N/mm²左右；淬火时通过快速加热使轮辋温度上升至Ac3线上实现组织的奥实体化，由于快速加热减少奥氏体晶粒的长大时间，因此淬火后轮辋获得较细的片状珠光体晶粒，明显提高轮辋的各项性能指标，使轮辋达到较好的强韧性匹配，可使轮辋冲击韧性提高5J左右，断裂韧性提高10-15MPa.m^1/2左右，大大改善了车轮的强韧性匹配，确保车轮服役的安全性，提高车轮的整体性能；该工艺可实现对辐板、轮辋同时处理，较以往轮辋、辐板分布处理工艺，简化了流程，提高了效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

一种高碳钢铁路车轮的热处理方法，包括以下步骤：