[发明专利]一种含钒动车组车轴用钢，其生产方法以及热处理工艺

摘要

本发明涉及一种含钒动车组车轴用钢，其生产方法以及热处理工艺，按重量百分比包括组分C0.24～0.30，Si0.20～0.40，Mn0.70～1.00，Cr0.90～1.20，Ni0.70～1.30，Mo0.20～0.30，Cu0.10～0.60，Zr0.01～0.04，V0.05～0.10，Ca0.001～0.005，P≤0.010，S≤0.008，[N]0.0040～0.0070，T[O]≤0.0015，Als0.015～0.045，余为Fe和其它不可避免的杂质；所述钢的组织为回火索氏体+少量下贝氏体，其中，车轴近表面回火索氏体含量为100％，车轴1/2半径处回火索氏体含量在80～90％；其塑性和韧性明显优于商业钢，其疲劳极限要显著高于商业钢，呈现出良好的强度韧性配合及优异的抗疲劳性能。

主权项

一种含钒动车组车轴用钢的生产方法，所述的含钒动车组车轴用钢按重量百分比包括组分C：0.24～0.30，Si：0.20～0.40，Mn：0.70～1.00，Cr：0.90～1.20，Ni：0.70～1.30，Mo：0.20～0.30，Cu：0.10～0.60，Zr：0.01～0.04，V：0.05～0.10，Ca：0.001～0.005，P≤0.010，S≤0.008，[N]：0.0040～0.0070，T[O]≤0.0015，Als：0.015～0.045，余为Fe和其它不可避免的杂质；所述钢的组织为回火索氏体+少量下贝氏体，其中，车轴近表面回火索氏体含量为100％，车轴1/2半径处回火索氏体含量在80～90％，其纵向力学性能达到：Rm：750MPa～900MPa，ReL或Rp0.2≥600MPa，A≥18％，Z≥40％，‑40℃纵向冲击吸收功KV2≥150J；断裂韧性KQ值≥120MPa·m1/2；光滑试样的旋转弯曲疲劳极限RfL≥375MPa，缺口试样的旋转弯曲疲劳极限RfE≥310MPa，缺口敏感性RfL/RfE≤1.15；过盈量为0.04mm试样的微动疲劳极限≥215MPa；盐雾腐蚀14循环周次试样的腐蚀疲劳极限为≥275MPa；或者，钢材的奥氏体晶粒度大于等于8.0级；所述方法包括如下步骤：(1)电弧炉或转炉冶炼；(2)LF炉精炼；(3)RH或VD真空脱气；(4)连铸；(5)铸坯加热炉加热；(6)车轴坯轧制；(7)车轴坯锻造；(8)毛坯车轴粗车；(9)热处理；(10)车轴外圆精车加工；(11)车轴内孔镗削加工；(12)外圆磨削；(13)探伤；所述的步骤(8)和(9)之间进一步包括步骤：车轴齐端面加工，步骤(9)中采用正火+调质热处理；所述钢的热处理方法，包括如下步骤：a.正火：以加热速度50～100℃/h加热至温度870～900℃，在该温度段加热保温时间按1.2～1.7min/mm计算，空冷；b.淬火：以加热速度50～100℃/h加热至温度850～880℃，在该温度段加热保温时间按1.5～2.0min/mm计算，水冷；c.回火：以加热速度50～100℃/h加热至温度620～680℃，在该温度段加热保温时间按2～2.5min/mm计算，随后空冷至室温；所述的步骤a中，加热速度为80℃/h，加热至890℃，加热保温时间300min，所述的步骤b中，以80℃/h加热至温度870℃，加热保温时间270min，快速水冷；在淬火槽中通过喷嘴对车轴进行水下喷水快速水冷至室温，水冷冷却速度控制在1.5～2.5℃/s；步骤c中，以80℃/h加热至温度650℃，加热保温时间420min。