[发明专利]一种添加稀土元素的铁路车辆用车轴钢及其生产方法

说明书

本发明公开了一种添加稀土元素的铁路车辆用车轴钢及其生产方法，包含以下重量百分比的化学成分：C0.47～0.57％、Si0.15～0.40％、Mn0.60～0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.15～0.40％、V0.020～0.040％、Als0.015～0.035％、N0.0040～0.0090％，钢水中RE加入量0.021～0.056％，其余为铁和不可避免的杂质元素；通过冶炼→LF+RH精炼→保护浇注→压力加工→粗机加工→热处理→精机加工→检验入库工序制备得到。此方法可以明显减少铁路车辆车轴表面磁痕废品，降低生产成本，而且可提高其综合力学性能，尤其是提高其横向冲击功，从而提高车轴的使用安全性。

技术领域

本发明涉及一种机械制造用结构钢及其生产方法，具体涉及一种添加稀土元素的铁路车辆用车轴钢及其生产方法。

背景技术

铁路车辆车轴是保证铁路车辆安全的重要部件，其质量状态与铁路运输安全密切相关。随着中国铁路运输的高速发展，对铁道车辆车轴的质量要求也越来越高。在铁路车辆运行过程中，车轴承受着弯曲力、扭转力、冲击力，并且长期在交变应力条件下使用，其受力情况很复杂。车轴在使用时其表面的受力状况最为恶劣，因此，在保证其综合性能合格的前提下，提高其表面质量尤为重要。

铁路车辆车轴在轧制、锻造过程中，由于夹杂物的取向分布及带状组织会导致性能产生方向性，使横向的韧性显著降低，横向冲击功一般比纵向冲击功低30％～50％，甚至更低。因此，提高铁路车辆车轴横向的韧性对保证其使用安全性非常重要。

目前中国行业标准TB/T2945～1999《铁道车辆用LZ50钢车轴及钢坯技术条件》中，车轴钢的主要化学成分(重量百分比)为：C0.47～0.57％、Si0.17～0.40％、Mn0.6 0～0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、T·Al≥0.020％，其余为铁和杂质元素。但是目前按此标准生产出来的车轴钢大多存在表面磁痕缺陷，且横向冲击功较低。

为了减少现有铁路车辆车轴表面磁痕废品，提高其综合力学性能，尤其是提高其横向冲击功，很有必要开发一种新的铁路车辆用车轴钢及其生产方法，以克服现有铁道车辆用车轴的缺点，提高车轴的使用安全性。

发明内容

本发明提供了一种添加稀土元素的铁路车辆用车轴钢及其生产方法，可以明显减少铁路车辆车轴表面磁痕废品，提高其综合力学性能，尤其是提高其横向冲击功，从而提高车轴的使用安全性。

本发明采取的技术方案为：

一种添加稀土元素的铁路车辆用车轴钢，包含以下重量百分比的化学成分：C0.47～0.57％、Si0.15～0.40％、Mn0.60～0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.15～0.40％、V0.020～0.040％、Als0.015～0.035％、N0.0040～0.0090％，钢水中RE加入量0.021～0.056％，其余为铁和不可避免的杂质元素。

进一步地，优选为包含以下重量百分比的化学成分：C0.48～0.55％、Si0.18～0.35％、Mn0.70～0.90％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.20～0.30％、V0.022～0.030％、Als0.015～0.035％、N0.0050～0.0080％，钢水中RE加入量0.021～0.040％，其余为铁和不可避免杂质元素。

更进一步地，优选为包含以下重量百分比的化学成分：C0.49～0.53％、Si0.18～0.35％、Mn0.75～0.85％、P≤0.030％、S≤0.030％、Cr0.23～0.28％、0.022～0.030％、Als0.015～0.035％、N0.0060～0.0080％，钢水中RE加入量0.021～0.025％，其余为铁和不可避免杂质元素。

各化学成分的作用如下：