[发明专利]一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢及其生产方法

说明书

本发明提供了一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢及其生产方法，其化学成分重量百分比为：C 0.67‑0.77％、Si 0.50‑0.70％、Mn 0.70‑0.8％、V 0.05‑0.15％、N 50‑150ppm、Als≤0.025％、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。与现有技术相比，本发明提供的车轮钢有别于AAR‑C车轮成分的新材质成分设计，并设计了与之相应的热处理制度，使得新材质车轮综合力学性能优于AAR‑C车轮，强度和硬度不低于AAR‑C车轮，塑韧性明显提高，增加了将来重载货车用车轮产品的选择范围，同时为将来更高要求的货车车轮研发做技术储备。

技术领域

本发明属于铁路重载货车车轮的制造领域，具体为一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢及其生产方法。提供一种轴重≥32.5t的高硬度、高强度、高塑性铁路货车用高碳钢车轮合金化设计及其制备方法。

背景技术

实践证明，增大货车轴重，实现重载运输，是提高铁路运输能力、解决运能不足的有效途径。重载运输在以货运为主的美国、加拿大、澳大利亚非常普遍，其铁路重载列车的轴重已普遍达到了32.5t以上，运输效率明显提高，随之而来的对车轮耐磨性、抗接触疲劳强度的要求也明显提高，其材质主要采用具有高强度、高硬度的碳素钢，即北美AAR M107标准中C级钢(0.67％-0.77％)，即AAR-C车轮。

对于国内来说，为了尽快解决铁路运力不足问题，原铁道部早在2003年6月就提出铁路运输重载货运的发展战略。自2004年以来，按照北美AAR M107标准组织生产的C级钢(简称AAR-C)车轮一直是马钢重载货车车轮出口的主要产品之一，产品出口澳大利亚、巴西、加拿大等地，在国际车轮市场占据一席之地。该产品仅对外侧面硬度、高倍夹杂、超声波探伤有要求。通过几年的努力，马钢已形成批量生产供货能力，各项指标均能较好地满足AAR M107标准C级钢车轮的要求，创造了可观的经济效益和社会效益。

近年来，国外重载货运得到进一步发展，35t-40t大轴重重载矿运列车得到普遍应用，从改善和提高车轮使用性能的角度出发，以澳大利亚BHP、力拓为代表的国外大型矿石生产商，提出了硬度等级更高的新型车轮需求，这种车轮是由AAR-C车轮衍生出来的，其化学成分要求同通用的AAR M107标准C级钢一致，而硬度指标大幅度提高，由321-363HB提高至341-388HB甚至360-401HB，同时还对拉伸性能、踏面表层组织控制、超声波探伤等提出了非常明确和苛刻的要求，目的是在机械载荷、热负荷显著增大的使用条件下，在不改变轮型设计、不改变安全系数的前提下，通过提高车轮材质性能以进一步提高车轮的承载能力，提高车轮抗接触损伤、抗磨损和抗热损伤能力，以保证重载运输的安全性、可靠性，从而实现运输效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢，有别于AAR-C车轮成分的新材质成分设计，制备的车轮综合力学性能优于AAR-C车轮。

本发明还提供了一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢的生产方法，与其方法相匹配，制备的车轮综合力学性能优于AAR-C车轮，强度和硬度不低于AAR-C车轮，塑韧性明显提高，增加了将来重载货车用车轮产品的选择范围，同时为将来更高要求的货车车轮研发做技术储备。

本发明提供的一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢，其化学成分重量百分比为：

C 0.67-0.77％、Si 0.50-0.70％、Mn 0.70-0.8％、V 0.05-0.15％、N 50-150ppm、Als≤0.025％、P≤0.015％、S≤0.015％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

本发明提供的车轮用钢具有铁素体-珠光体组织状态，具有最好的耐磨性。

本发明提供的一种高强高塑性重载铁路货车车轮用钢的生产方法，方法为：