[发明专利]一种中碳铁路货车用车轮钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中碳铁路货车用车轮钢及其制备方法，包括以下重量百分比的化学成分：C 0.62～0.68％、Si 0.70～1.10％、Mn 0.70～0.90％、Cr≤0.15％、V 0.07‑0.15％、P≤0.012％、S≤0.012％、N 0.006～0.009％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。其制备方法为：电炉炼钢工序、LF炉精炼工序、RH真空处理工序、圆坯连铸工序、切锭轧制工序、热处理工序、加工、成品检测工序。该方法能够有效改善23t‑30t轴重、运行速度≤160km/h的车轮钢的断裂力学性能。

技术领域

本发明涉及一种中碳铁路货车用车轮钢及其制备方法，尤其涉及23t-30t轴重、运行速度≤160km/h的中碳铁路货车用车轮刚及其制备方法。

背景技术

早在20世纪的20年代，Griffith就提出了著名的裂纹体的脆断强度理论。但由于当时工业中使用的金属结构材料的强度较低、塑形和韧性很好，因而构件发生脆断的情况很少。第二次世界大战后，在相当多的工业部门，尤其是航空航天工业中，广泛使用高强度材料，引起了一系列的脆断事故。

因此，防止构件裂纹萌生、抵抗裂纹失稳扩展能力是断裂力学认为能够真实反映材料的重要性能指标，对构件的强度设计具有十分重要的意义。既然是材料本身所固有的力学性能，它就由材料的成分，组织和结构决定。成分不同，材料的抗裂纹萌生、抗裂纹扩展能力会有明显的不同。若对同一成分的材料，如采用不同的制备、加工和热处理工艺，则也会获得不同的断裂力学性能。

为尽快解决铁路运力不足问题，原铁道部早在2003年6月就提出重载运输的铁路货运发展战略，近几年来通过不断的技术进步，国内30t轴重重载货运技术已取得突破性进展，同时，160km/h运行速度的快捷货运也提到了议事日程，可以预见在不远的将来，快速重载货运在国内必然会得到迅猛发展。但是，货运快速重载的发展对现有常规CL60车轮材料提出了挑战性要求，这是因为速度和轴重的增加不可避免的会引起车轮的使用条件恶化，冲击力加剧，轮轨接触应力状态明显恶化，不仅磨损、接触疲劳等机械损伤将成为车轮使用过程中的突出问题，同时也对车轮材料的抗裂纹萌生和抗裂纹扩展能力也提出了越来越高的要求。

为了适应货运快速重载的发展，目前国内已基本开发成功常规CL65材质货车车轮，其服役性能明显优于现有的CL60材质货车轮，但是随着速度的进一步增加，可以预见，将会使车轮的使用条件进一步恶化，因此，为未来快捷货运做准备，极有必要开发出有效改善断裂力学性能的车轮材质，在稳定车轮的强硬度性能水平的基础上，进一步提高车轮抗裂纹萌生和抵抗裂纹扩展能力，使其能够更好的适应未来货运快速重载的需要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种中碳铁路货车用车轮钢及其制备方法，该方法能够有效改善23t-30t轴重、运行速度≤160km/h的车轮钢的断裂力学性能。

本发明采取的技术方案为：

一种中碳铁路货车用车轮钢，包括以下重量百分比的化学成分：C 0.62～0.68％、Si 0.70～1.10％、Mn 0.70～0.90％、Cr≤0.15％、V 0.07-0.15％、P≤0.012％、S≤0.012％、N 0.006～0.009％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步地，所述化学成分及重量百分比优选为：C 0.63～0.67％、Si 0.72～1.05％、Mn 0.76～0.85％、Cr 0.04～0.13％、V 0.08-0.14％、P 0.004～0.006％、S 0.006～0.010％、N 0.006～0.0087％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。

进一步地，所述化学成分及重量百分比优选为：C 0.63％、Si 0.72％、Mn 0.76％、Cr 0.004％、V 0.08％、P 0.004％、S 0.006％、N 0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质元素。