[发明专利]铁路车辆车轮及其热处理方法

说明书

本发明公开一种铁路车辆车轮热处理方法及使用该方法形成的铁路车辆车轮。铁路车辆车轮热处理方法，包括以下步骤：(1)车轮经整体加热完全奥氏体化；(2)采用恒定压力小流量喷水对车轮的踏面进行短时间冷却；(3)采用连续可控水量阶梯式喷水对车轮的踏面进行淬火，对车轮踏面以下形成均衡冷速，使整个车轮的轮辋区域获得均衡的细珠光体组织。本发明中通过较高水压下小流量用于消除薄膜沸腾或缩短薄膜沸腾阶段，同时避免较高冷速形成贝氏体，此后采用连续可控水量阶梯式喷水淬火，对车轮踏面以下形成均衡冷速，使整个轮辋区域获得均衡的细珠光体组织，从而获得均衡的力学性能，即较高的强硬度和塑韧性，减小在车轮磨耗方向上的硬度梯度。

技术领域

本发明总体来说涉及铁路车辆车轮，具体而言，涉及一种铁路车辆车轮的热处理方法。

背景技术

铁路车辆车轮一般采用铸造或锻造，然后进行热处理的方法生产，车轮1型式通常如图1所示，车轮1的重量一般在500KG左右，材质为碳素钢，车轮1与轨道接触的部位为轮辋11，接触面即为踏面12。

一直以来，铁路车轮1的主要热处理方式为车轮1整体加热奥氏体化，然后踏面12进行喷水冷却淬火，该热处理方法要求在车轮轮辋11区域实现淬火，获得优异的细珠光体组织和非常重要的压应力，而在辐板和轮毂上实现正火处理，获得较好的韧性。

但是近年来，随着铁路重载运输的需要，车轮1的强硬度、耐磨性、承载量要求越来越高，车轮1的含碳量越来越高，采用传统的低压力、恒定大水量的淬火难以避免在车轮表层产生贝氏体，使车轮组织变脆，服役性能下降。在碳含量接近0.77％的情况下，采用水冷的同时不允许出现贝氏体，逐渐成为车轮设计的基本技术要求，这逐渐成为车轮制造技术的难题之一。

因此，需要提供一种铁路车辆车轮热处理方法，以解决上述技术问题，制造符合技术要求的铁路车辆车轮。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种可以获得较细珠光体组织、同时有效避免激冷淬火时在车轮踏面表层产生贝氏体等硬脆组织的铁路车辆车轮热处理方法。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种通过可以获得较细珠光体组织、同时有效避免激冷淬火时在车轮踏面表层产生贝氏体等硬脆组织的热处理方法所获得的铁路车辆车轮。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种铁路车辆车轮热处理方法，包括以下步骤：

(1)车轮经整体加热完全奥氏体化；

(2)采用恒定压力小流量喷水对所述车轮的踏面进行短时间冷却；

(3)采用连续可控水量阶梯式喷水对所述车轮的踏面进行淬火，对所述车轮踏面以下形成均衡冷速，使整个车轮的轮辋区域获得均衡的细珠光体组织。

根据本发明的一实施方式，所述步骤(2)和所述步骤(3)的总和时间为3-5分钟。

根据本发明的一实施方式，所述步骤(2)的时间为30-50秒。

根据本发明的一实施方式，所述步骤(2)中的所述恒定压力为0.8-0.9MPa。

根据本发明的一实施方式，所述步骤(3)包括依次连续的第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，其中，所述第一阶段的可控水量为V1，所述第二阶段的可控水量为V2，所述第三阶段的可控水量为V3，所述第四阶段的可控水量为V4，且V1＜V2＜V3＜V4。

根据本发明的一实施方式，所述第一阶段的时间为T1，所述第二阶段的时间为T2，所述第三阶段的时间为T3，所述第四阶段的时间为T4，T1＜T2＜T3＜T4。