[发明专利]一种耐腐蚀贝氏体钢、包含其的车轮及制造方法

说明书

本发明公开一种耐腐蚀贝氏体钢、包含其的车轮及制造方法，涉及贝氏体钢技术领域。本发明提供的耐腐蚀贝氏体钢按质量百分比，其组成包含：C：0.1～0.5％，Mn：1.0～3.0％，Si：0.6～1.8％，Cr：0.7～2.5％，Mo：0.2～0.6％，V：≤0.2％，Ni：0.2～1.2％，Cu：0.15～0.8％，P：≤0.015％，S：≤0.01％，Ca：≤0.03％，且Ca/S≥1.5，其余为Fe及不可避免的杂质元素，具有高强度、高韧性优良的耐腐蚀性能。通过本发明提供的车轮制造方法制造出的车轮，通过成分和工艺的配合改进，在大幅度提高车轮强度和保障高强韧性的同时，显著提升了车轮的耐腐蚀水平。

技术领域

本发明涉及贝氏体钢技术领域。更具体地，涉及一种耐腐蚀贝氏体钢、包含其的车轮及制造方法。

背景技术

高速和重载是我国铁路的发展方向。随着火车载重增加和速度提高，现有珠光体型车轮剥离掉块等失效频率加快，铁路维护费用大幅上升，难以满足铁路发展需求。合适贝氏体组织具有比珠光体组织明显优越的强韧塑性等的配合，因此，新型贝氏体车轮已成为国际国内的研究热点。

此外，在我国南方潮湿地区、长距离隧道和沿海高盐分地区等湿度大的环境中，现有珠光体车轮常出现因腐蚀造成的失效，因此，针对上述环境腐蚀服役条件，需开发出综合力学性能优良，同时能耐腐蚀的贝氏体车轮产品，以适应铁路发展需求。

目前，国内外绝大多数贝氏体车轮产品的研发主要关注在其强韧性匹配、耐磨性或抗疲劳性能提高等，至今未见到耐腐蚀贝氏体车轮的相关研发工作。且现有贝氏体车轮的强度相对较低，强韧性配合有较大提升空间。因此，为解决目前贝氏体车轮开发过程中存在的缺陷与不足，需要提供一种高强高韧等性能优良的耐腐蚀贝氏体钢制车轮。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种耐腐蚀贝氏体钢，在显著提高强度韧性配合水平的前提下，解决现有技术中贝氏体钢耐腐蚀性能差的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种耐腐蚀贝氏体钢车轮。

本发明的第三个目的在于提供一种耐腐蚀贝氏体钢车轮的制造方法，通过成分和工艺的配合改进，在大幅度提高车轮强度和保障高强韧性匹配、增强车轮抗滚动接触疲劳性能的同时，显著提升了车轮的耐腐蚀水平。

根据本发明的第一个目的，本发明提供一种耐腐蚀贝氏体钢，按质量百分比，其组成包含：

C：0.1～0.5％，Mn：1.0～3.0％，Si：0.6～1.8％，Cr：0.7～2.5％，Mo：0.2～0.6％，V：≤0.2％，Ni：0.2～1.2％，Cu：0.15～0.8％，P：≤0.015％，S：≤0.01％，Ca：≤0.03％，且Ca/S≥1.5，其余为Fe及不可避免的杂质元素。

优选地，按质量百分比，所述耐腐蚀贝氏体钢的组成还包括Al：0.2～1.2％，且0.8≤Si+Al≤2.0％。

本发明目以低S、P的高纯净度C-Mn-Si-Cr合金成分为基础，通过辅加适量Cu、Ni、Mo元素提高材料的抗腐蚀性能，并添加适量Ca元素，保证Ca/S比≥1.5，利用Ca元素对夹杂物球化作用，降低尖锐夹杂物周围应力的集中，进一步提高材料的耐腐蚀性能。此外，通过添加适当Al元素，降低高强度下对氢的敏感性，使车轮具有高强度、高韧性、高耐磨和高抗疲劳性能的同时，具有良好的抗开裂性能，有利于车轮使用寿命的提高。

在本发明中，各元素的性能如下：

碳元素：可有效提高钢种的强度和淬透性，随着碳含量增加，强度上升，韧性下降。碳含量低于0.1％时，钢的强度需要通过其它合金元素的加入弥补，但当碳含量高于0.5％时，易导致脆性渗碳体析出，不利于钢的韧性，因此，合适的碳含量为0.1-0.5％。