[发明专利]一种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：C0.33～0.38％、Si0.15～0.40％、Mn0.90～1.05％、P≤0.020％、S≤0.020％、V 0.030～0.050％、Als 0.015～0.035％、N 0.0040～0.0090％，钢水中RE加入量0.020～0.050％，其余为铁和不可避免的杂质元素。其生产工艺为：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。本发明公开的方法可以克服现有车轴表面磁痕废品率高、横向冲击功低的缺点，可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，横向冲击功保证值≥40J,从而可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。

城市轨道交通列车车轴、客车车轴等对运行安全性的要求非常高，因此，欧洲、印度等国家的铁路车辆车轴采用了较低碳含量的设计，并对车轴的冲击韧性提出了严格的要求。

欧洲的《轮对和转向架—车轴—产品标准》(EN13261-2003)中车轴钢采用了EA1N材料，其化学成分(重量百分比)为：C≤0.40％、Si≤0.50％、Mn≤1.20％、P≤0.020％、S≤0.020％、Cr≤0.30％、Ni≤0.30％、Cu≤0.30％、Mo≤0.08％、V≤0.06％。车轴要求屈服强度≥320MPa、抗拉强度550-650MPa、伸长率(A₅)≥22^％、纵向20℃U型冲击功(缺口深度5mm)≥30J，横向20℃U型冲击功≥25J。

《印度客货车锻钢车轴铁路标准规范》(R16-95)中车轴钢的化学成分(重量百分比)为：C≤0.37％、Si0.15-0.46％、Mn≤1.12％、P≤0.040％、S≤0.040％、P+S≤0.07、Cr≤0.30％、Ni≤0.30％、Mo≤0.05％、Cu≤0.30％、V≤0.05％。对于正火车轴，要求屈服强度≥320MPa、抗拉强度550-650MPa、伸长率(A₅)≥22^％、纵向20℃U型冲击值(缺口深度5mm)≥25J/cm²(冲击功31.3J)。

但是目前按以上标准生产出来的车轴钢大多存在表面磁痕缺陷，且横向冲击功较低且不稳定。

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较低碳含量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

本发明提供了一种铁路车辆用车轴钢及其生产方法，可以克服现有车轴表面磁痕废品率高、横向冲击功低的缺点，可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，横向冲击功保证值≥40J,从而可提高车轴的使用安全性。

本发明采取的技术方案为：

一种铁路车辆用车轴钢，包含以下重量百分比的化学成分：C0.33～0.38％、Si0.15～0.40％、Mn0.90～1.05％、P≤0.020％、S≤0.020％、V 0.030～0.050％、Als0.015～0.035％、N 0.0040～0.0090％，钢水中RE加入量0.020～0.050％，其余为铁和不可避免的杂质元素。