[发明专利]一种铁路车辆用车轴钢及其制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁路车辆用车轴钢及其制造工艺，属于材料加工技术领域。 

背景技术

车轴是铁道车辆运行的重要部件，其质量优劣直接关系列车的承载能力和运输安全，世界各国铁路部门都非常重视车轴钢的生产工艺技术和实物质量的提高。 

我国的铁路车辆车轴从建国初期开始一直沿用前苏联гост标准。该标准规定的车轴钢含碳量约0.40%，由于当时的炼钢条件和热处理条件有限，40车轴钢的各项技术指标都较低，车轴投入使用后，在当时载重量和运行速度都相对较低的条件下仅运行5年左右就陆续出现裂纹。有资料报道，仅从1997年至2002年7月，全国共发生因疲劳强度低而导致车轴断裂事故70余起，给国家和人民财产造成巨大的损失。 

随着国民经济的迅速发展，铁路运输能力迫切需要有大的提高，从1986年开始我国的列车几经提速，最大单列重量已达2万吨。原有车辆车轴及质量技术指标已不能满足我国铁路飞速发展的需求。为此，本专利公开了一种铁路车辆用车轴钢及其制造工艺。 

发明内容

本发明的目的是公开一种铁路车辆用车轴钢及其制造工艺。其钢坯的化学成分及重量百分比含量应符合：C 0.50-0.60%，Si 0.20-0.50%，Mn 0.7-0.9%， P≤0.018%，S≤0.008%，Alt≥0.020%，Cr≤0.25%，Ni≤0.25%，Cu≤0.25%，余量为Fe和不可避免的杂质。 

实现本发明的技术方案如下所述，预处理铁水经转炉冶炼后，再经LF炉精炼处理并调整成分，钢水进一步脱氧后送VD炉真空脱气，真空度大于0.03kPa，深真空时间大于10min；然后钢水模铸成钢锭，热送均热炉加热后进行初轧开坯成非定尺方坯并缓冷，总缓冷时间24h；然后进行锻造，对锻造车轴坯进行热处理，包括二次正火和一次回火。其生产工艺流程简述为：铁水－转炉炼钢－LF精炼－VD真空脱气处理－模铸－初轧－缓冷－锻造－正火－回火。VD炉处理前钢水温度应大于1600℃，处理之后应大于1500℃。均热温度大于850℃，钢坯缓冷入坑温度为590-620℃，出坑温度270℃， 一次正火（860℃、3h ），二 次正火（860℃、3h），回火（510℃、4h）。 

本发明的突出优点是钢中气体含量极低，力学性能优异，组织晶粒细小，工艺可操作性强，适用于制造铁路机车、货车车轴等部件。可满足我国铁路车辆用车轴的特殊性能需求。 

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作详细的描述。 

实施例1 

钢水的化学成分以重量百分比计其含量为：C 0.55%，Si 0.23%，Mn 0.72%，P 0.017%，S 0.005%，Cr0.04%，Ni0.01%，Cu0.01%，Alt0.045%，其余为Fe和无法检测的微量杂质。转炉钢水经LF炉精炼处理、调整后的成分为：C 0.53%，Si 0.23%，Mn 0.70%，P 0.015%，S 0.005%，Cr0.04%，Ni0.01%，Cu0.01%，Alt0.049%，其余为Fe和无法检测的微量杂质。精炼结束后喂铝线400mm以进一步脱氧。精炼后钢水送VD炉真空脱气，真空度0.041kPa，深真空时间13min，VD炉处理前钢水温度为1625℃，处理之后为1557℃。钢水模铸成钢锭，热送均热炉加热后进行初轧开坯并缓冷，均热炉温度867℃，初轧成非定尺方坯，钢坯入缓冷坑温度620℃，出缓冷坑温度270℃，总缓冷时间24h。将缓冷后的方坯根据使用要求锻造成车轴坯，然后进行热处理，包括一次正火（860℃、3h ）、二次正火（860℃、3h）处理，回火（510℃、4h）。由上述工艺处理之后的车轴坯中气体含量极低，力学性能优异，组织晶粒细小，检测值详见表1和表2。 

表1              力学性能检测值 

表2              气体含量检测值    (%)