[发明专利]一种高效经济型铁路车轮热加工方法及铁路车轮

说明书

本发明公开了一种高效经济型铁路车轮热加工方法及铁路车轮，所述热加工方法包括以下步骤：钢坯加热、锻轧，将锻轧得到毛坯车轮经辊道链板床直接转运至热处理加热炉进行加热，将加热后的车轮运至淬火台进行踏面喷水冷却，将淬火后的车轮通过辊道链板床传输至回火炉入炉口，装炉进行回火处理；该方法将锻轧工序与热处理工序密切衔接，使锻轧、热处理工序均发挥防白点作用，该方法的生产效率高、能耗小，且生产得到的车轮防白点可靠性高、经济性好。

技术领域

本发明属于铁路车轮制备技术领域，具体涉及一种高效经济型铁路车轮热加工方法及铁路车轮。

背景技术

车轮是铁路机车、车辆的关键零部件，在服役过程中承受复杂的热-机械载荷，产生程度不同、机制各异的多种损伤。其中，氢脆白点可能导致车轮整体裂损而引发重大行车事故，是不允许存在的缺陷。在车轮质量控制环节中必须确保防白点的可靠性。

白点是一种钢材制造过程中产生的氢致裂纹，在锻造、轧制或热处理加热后的冷却过程中，由于氢的溶解度降低，晶格中过饱和的氢原子来不及扩散逸出，在某些不连续处缺陷(即氢陷阱，如夹杂物、微孔隙等)被捕获结合成分子氢，产生的内压超过钢的断裂强度就导致白点的萌生、发展。氢含量是产生白点的必要条件，钢的洁净度、冷却过程中的内应力(相变应力，热应力等)是产生白点的重要影响因素。氢陷阱数量决定氢分布的均匀性、氢陷阱内的氢浓度，因此，提高洁净度使白点敏感性降低。然而，尽管采用先进的炉外精炼、真空脱气工艺可将钢水中氢含量控制在很低水平，白点问题仍不容忽视。国内外均发生过多次氢含量低于2.0ppm条件下车轮产生白点，导致服役过程中整体裂损的事故。当内应力为拉应力时，产生应力诱导扩散作用，促成氢的不均匀分布，并与氢气压相叠加，增大白点裂纹萌生、扩展的驱动力。

防白点处理在锻、轧后进行，工艺主要有两种：临界温度A₁以下等温处理或缓冷处理，均基于氢在高温奥氏体中溶解度高、扩散系数也高，而在铁素体中溶解度低、扩散系数却大的行为特点。

铁路车轮终轧温度在1050℃以上，采用等温处理工艺，由于车轮质量、尺寸大，终轧后进入550～650℃的等温退火炉，整体到达目标等温温度的时间较长，等温处理过程中，截面大的轮辋、轮毂存在温度梯度以及内部温度处于奥氏体、两相区的时间较长，会使氢向内迁移而使内部氢浓度升高，车轮整体到达目标等温温度后，先要有氢从高浓度区向周边扩散的过程，再有氢向外扩散的过程，为此，通常需要5～6h的等温处理时间。采用无热源的缓冷处理工艺，截面大的轮辋、轮毂固态相变由外至内渐次进行，且长时间存在温度梯度，在氢扩散系数高的A₁～400℃范围，氢向外扩散始终存在障碍，主要作用是改善内部高温区氢的分布均匀性。因此，缓冷处理主要优点是不消耗能源，但效果不及等温处理，且处理时间更长，长达8～10h。

因此，无论是等温处理还是缓冷处理，均极大降低车轮生产效率，且因锻轧-热处理工序无衔接，锻轧余热不能为热处理所用，不符合绿色生产的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高效经济型铁路车轮热加工方法，该方法将锻轧工序与热处理工序密切衔接，使锻轧、热处理工序均发挥防白点作用，该方法的生产效率高、能耗小，且生产得到的车轮防白点可靠性高、经济性好。

本发明还提供了一种铁路车轮，采用本发明所述热加工方法进行生产，其金相组织为铁素体-珠光体，综合力学性能优良，车轮内部无白点、发裂或氢致裂纹。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种高效经济型铁路车轮热加工方法，包括以下步骤：

(1)钢坯加热；

(2)锻轧；

(3)将锻轧得到毛坯车轮经辊道链板床直接转运至热处理加热炉进行加热；

(4)将加热后的车轮运至淬火台进行踏面喷水冷却；