[发明专利]一种提高车轮轧制态韧性的方法

说明书

本发明提供了一种提高车轮轧制态韧性的方法，控制钢的成分百分含量为：Al 0.01‑0.03％、V 0.05‑0.25％、N 50‑120ppm，Cr 0.15‑0.30％；将切好的坯料在环形加热炉中加热，均热段温度1230±30℃，加热时间≥8h，其中均热段加热时间≥5h；控制车轮毛坯热成形节奏，保证热成形前的车轮毛坯表面温度≥1000℃，保证热成形后的车轮毛坯表面温度≥870℃，本发明通过改进和控制车轮压轧过程中动态再结晶行为，从而改善轧态组织均匀性，是实现车轮综合性能水平有效提升的主要手段。

技术领域

本发明属于铁路车轮用钢及轧制控制领域，主要涉及一种提高车轮轧制态韧性的方法，提高车轮轧制态轮辋韧性。

背景技术

火车车轮是关系到铁路货运、客运安全的一个重要因素，车轮的工况恶劣，承受着重载、摩擦、周期性的震动，因此需要强度和韧性的良好的综合匹配。

提高车轮材料的韧性是车轮一起一直追求的，冲击韧性是动载荷作用下材料抵抗变形和断裂的能力，冲击韧性试样的形状、尺寸有很大关系，同种材料的试样，缺口越深、越尖锐，缺口处应力集中程度越大，越容易变形和断裂，冲击功越小，材料表现出来的脆性越高，这些对冲击韧性影响都非常大，导致冲击韧性值分散性较大。此外与材料属性和组织也有很大关系，冲击韧性值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感，如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使冲击韧性值明显降低。因此，改善车轮微观组织亦是提高车轮冲击韧性稳定性的重要手段。

现有技术一般通过热处理过程中控制辐板加热温度、保温时间、冷却速度以改善车轮组织均匀性，但是收效甚微。

发明内容

本发明目的在于提供一种提高车轮轧制态韧性的方法，通过调整Al、V、N、Cr含量以改善组织，以提高塑性，控制夹杂物和析出相形态，改善偏析，细化压轧态晶粒，设计合理的热成型温度制度，提高车轮轧制态韧性。

本发明具体技术方案如下：

一种提高车轮轧制态韧性的方法，包括以下步骤：

1)控制钢的成分中，Al 0.01-0.03％、V 0.05-0.25％、N 50-120ppm，Cr 0.15-0.30％；

2)坯料在加热炉中加热，均热段温度1230±30℃；

3)控制车轮毛坯热成形节奏，保证热成形前的车轮毛坯表面温度≥1000℃，保证热成形后的车轮毛坯表面温度≥870℃。

优选的，步骤1)中控制钢的成分百分含量为：C 0.60-0.75％、Si 0.17-0.37％、Mn0.50-0.80％、P≤0.004％S≤0.005％Al 0.01-0.03％、V 0.05-0.25％、N 50-120ppm，Cr0.15-0.30％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步的，步骤2)中控制均热段加热时间≥5h。

优选的，步骤3)中保证热成形前的车轮毛坯表面温度1000-1100℃；

步骤3)中保证热成形后的车轮毛坯表面温度870-1000℃。

本发明对大量的辐板冲击功不合或低值试样与高值试样进行了对比分析，发现组织不均匀(奥氏体晶粒尺寸不均匀、铁素体量少、珠光体团粗大)是导致冲击功值偏低、波动、不合格的主要原因。按照常规方法通过热处理过程中控制辐板加热温度、保温时间、冷却速度以改善组织均匀性等措施，但未取得成效。因此，发明人经过探索，想到热处理前的组织均匀性，即轧态组织均匀性才是关键。另外按JIS E5402-1标准中，对车轮轧制状态的拉伸性能也有明确要求，这也与本发明通过提高车轮轧制态韧性来提高车轮综合性能的想法一致。

本发明通过调整车轮用钢化学成分改善组织，以提高塑性，通过以下手段：

1)调整Al、V、N含量