[发明专利]一种中碳微合金钢及其混晶组织的消除方法

说明书

本发明公开了一种中碳微合金钢，包括以下重量百分比的化学成分：碳0.30～0.40％,硅0.10～0.50％,锰0.90～1.20％,铬0.10～0.30％,铝0.010～0.050％,镍0.10～0.30％,铜0.00～0.20％,钼0.00～0.050％,磷0.000～0.020％,硫0.000～0.020％,钒0.020‑0.060％,氮0.0030‑0.0100％,余量为铁。还公开了其混晶组织的消除方法，通过高温固溶+低温时效析出后正火的热处理方式，消除了锻件的混晶组织，得到了细化的晶粒，使处理后的中碳微合金钢强度高，韧性好，满足轨道交通车轴用中碳微合金钢的各项要求。

技术领域

本发明属于铁路车轮用钢技术领域，更具体地，涉及一种中碳微合金钢及其混晶组织的消除方法。

背景技术

我国国土面积大、人口多，轨道交通运输体系对于我国来说十分重要。作为轨道交通运输中的重要承重部件，车轴在车辆运行过程中几乎承受着运输车辆产生的全部载荷，其质量的优劣直接影响到车轴的承载能力和运输安全。由于轨道交通车轴用钢对材料的强度要求较高(Rel≥335Mpa)，而材料的均匀性、对称性和纯净度均会影响其机械性能。为使材料达到规定要求的强度，适量的微合金元素可在材料中析出形成“MX”型(M为C、N元素，X为微合金元素)细小第二相，达到细化组织、提高强度的目的。但受微合金元素的影响，由于材料锻造工艺、锻后热处理不当，材料中无法均匀析出细小的“MX”型第二相，无法限制奥氏体组织的长大，加入的微合金元素也会在金属冷却凝固过程偏聚，导致材料出现混晶组织，降低材料的机械性能，采用常规热处理工艺正火后不仅没起到细化晶粒的作用，反而使粗大的晶粒继续长大，原本细小的晶粒也粗化。

为满足轨道交通车轴用中碳微合金钢的各项要求，需通过化学成分设计和合适的热处理工艺来保证钢材的各项性能指标，达到高强度、细晶粒的目的。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提供一种中碳微合金钢及其混晶组织的消除方法，通过加入部分微合金元素，得到了强度高、晶粒细的材料，成本较低，易于批量生产；针对材料因锻造工艺、锻后热处理不当导致其出现混晶组织、强度不合的问题，本发明通过高温固溶+低温时效析出后正火的热处理方式，消除了锻件的混晶组织，得到了细化的晶粒，使处理后的中碳微合金钢强度高，韧性好，满足轨道交通车轴用中碳微合金钢的各项要求。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种中碳微合金钢，包括以下重量百分比的化学成分：碳0.30～0.40％,硅0.10～0.50％,锰0.90～1.20％,铬0.10～0.30％,铝0.010～0.050％,镍0.10～0.30％,铜0.00～0.20％,钼0.00～0.050％,磷0.000～0.020％,硫0.000～0.020％,钒0.020～0.060％,氮0.0030～0.0100％,余量为铁。

优选地，所述的中碳微合金钢，包括以下重量百分比的化学成分：

碳0.33～0.37％,硅0.15～0.40％,锰0.90～1.10％,铬0.10～0.20％,铝0.020～0.040％,镍0.10～0.20％,铜0.00～0.20％,钼0.00～0.04％,磷0～0.020％,硫0～0.020％,钒0.030～0.050％,氮0.0040～0.0100％,余量为铁。

上述的中碳微合金钢的一种混晶组织的消除方法，是对含有混晶组织的材料先进行高温固溶和低温时效的预处理，然后进行正火处理；所述高温为1000～1250℃，低温为700～850℃。

优选地，所述的高温固溶处理为将含有混晶组织的材料在1000～1250℃的环境中保温1～2h，使不均匀的碳氮化物能充分固溶到奥氏体中。