[发明专利]一种耐寒大轴重货运列车用车轴及其热处理工艺和生产工艺

权利要求书

1.一种耐寒大轴重货运列车用车轴，其特征在于，所述车轴的化学成分及重量百分比为：C：0.35～0.40%，Si：0.20～0.40%，Mn：0.90～1.20%，Cr：0.70～0.90%，Ni：0.90~1.20%，Mo：0.10~0.20%，Nb：0.025~0.050%，V：0.050~0.10%，RE：0.002~0.005%，Ca：0.001～0.005%，P≤0.010%，S≤0.008%，T[O]≤0.0010%，[N]：0.0050~0.0070%，Al：0.015~0.035%，其余为Fe和其它不可避免的杂质；

所述耐寒大轴重货运列车用车轴的热处理工艺包括以下步骤：

（1）910~930℃正火；

（2）890~910℃淬火；

（3）630~660℃回火；

所述车轴抗拉强度≥700MPa、屈服强度≥400MPa、-20℃纵向冲击功KU₂≥80J，-20℃横向冲击功KU₂≥60J，表面光滑试样的疲劳极限R_fL≥380MPa，表面带有缺口试样的疲劳极限R_fE≥280MPa，R_fL/R_fE≤1.30，-50℃纵向冲击功KU₂≥40J，具有-60℃的韧脆转变温度；

所述车轴的金相组织为回火索氏体+贝氏体，其中，车轴近表面回火索氏体含量为80%以上，车轴1/2半径处回火索氏体含量在60~70%。

2.根据权利要求1所述的耐寒大轴重货运列车用车轴，其特征在于，所述车轴的化学成分及重量百分比为：C：0.36～0.39%，Si：0.27～0.35%，Mn：1.00～1.18%，Cr：0.75～0.84%，Ni：0.98~1.14%，Mo：0.15~0.20%，Nb：0.026~0.045%，V：0.065~0.095%，RE：0.0024~0.0045%，Ca：0.002～0.003%，P≤0.008%，S≤0.005%，T[O]≤0.0010%，[N]：0.0056~0.0064%，Al：0.018~0.030%，其余为Fe和其它不可避免的杂质。

3.根据权利要求1或2所述的耐寒大轴重货运列车用车轴，其特征在于，正火步骤中，以60~90℃/h的升温速率升温至910~930℃保温，保温时间按1.2~1.6min/mm计算，然后按照380~420℃/h的降温速率风冷至200℃以下。

4.根据权利要求1或2所述的耐寒大轴重货运列车用车轴，其特征在于，淬火步骤中，以60~90℃/h的升温速率升温至890~910℃保温，保温时间按1.4~1.8min/mm计算，然后水冷至室温。

5.根据权利要求1或2所述的耐寒大轴重货运列车用车轴，其特征在于，回火步骤中，以60~90℃/h的升温速率升温至630~660℃保温，保温时间按2～2.4min/mm计算，然后按照380~420℃/h的降温速率风冷至150℃以下再空冷至室温。

6.根据权利要求1或2所述的耐寒大轴重货运列车用车轴的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括以下步骤：电弧炉或转炉冶炼→LF炉精炼→RH或VD真空脱气→连铸→铸坯加热炉加热→车轴坯轧制→车轴坯锻造→毛坯车轴粗车→车轴齐端面加工→热处理→车轴外圆精车加工→外圆磨削→探伤。

7.根据权利要求6所述的生产工艺，其特征在于，连铸过程全程采用保护浇铸，连铸采用三段电磁搅拌。