一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼制造技術

一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素，０．４０－０．５０％Ｃ０．２０－０．７０％Ｓｉ０．５０－０．８０％Ｍｎ０．２０－０．３０％Ｃｒ０．０１５－０．０３５％ＡｌｓＳ≤０．０２％Ｐ≤０．０２％，其余為Ｆｅ及雜質元素。本發明專利技術降低鋼中碳含量，提高Ｓｉ含量，同時加入微量Ａｌ及Ｃｒ。與背景技術相比，車輪的強度、韌性匹配良好，可獲得良好的綜合性能，具有良好的耐磨性能和抗裂紋擴展能力、抗熱機械損傷能力，合金元素少而價廉，加入量容易控制。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于鐵路列車車輪用低合金鋼，尤其涉及運營速度≥200km、軸重14.5噸、非踏面制動的內燃機車或電動機車牽引的鐵路高速列車車輪用低合金鋼。
技術介紹
車輪是列車重要的運動構件。車輪在列車運行過程中始終與鋼軌接觸，起著承載、傳遞動力以及制動等作用。車輪的磨損、疲勞及機械損傷，直接影響車輪的使用壽命和行車安全。研究結果表明，列車運行速度超過120km/h后，列車的動力學條件和使用條件發生顯著變化。隨著運行速度加快，車輪與鋼軌之間的磨損加劇，在列車運行特別是在制動過程中，產生大量的摩擦熱，加劇了車輪和鋼軌因疲勞、剝離等引發的失效問題，給列車的安全運行帶來極大的隱患，增大了鐵路檢修成本，甚至發生安全事故。為了適應列車高速運行的需求，各國紛紛研究開發新的車輪用鋼，并取得了一定的成果，尤其是日本和歐洲的法國、德國，但它們采用的技術路線不同。日本采用高碳碳素鋼，其合金元素及百分比含量為0.60-0.75％C 0.15-0.35％Si0.50-0.90％Mn S≤0.50％ P≤0.045％ Cu≤0.30％。其性能為常溫輪輞抗拉強度在970～1077N/mm2， 這種車輪強度高，但韌性較差，存在的問題是抗熱損傷能力差，發生車輪踏面剝離概率高，增加維修成本。而歐洲則采用中碳非合金化鋼，其合金元素及百分比含量C≤0.52％ Si≤0.40％ Mn≤0.80％ S≤0.020％ P≤0.020％Cr≤0.30％ Cu≤0.30％ Mo≤0.08％ Ni≤0.30％ V≤0.06％其性能為常溫輪輞抗拉強度在820～940N/mm2， 這種車輪鋼強度、韌性匹配較差，在輪輞抗拉強度達880～940N/mm2時，常溫沖擊功小于20J，-20℃低溫沖擊功小于10J，斷裂韌性約等于 抗熱損傷能力差，發生車輪踏面剝離概率高，而斷裂韌性大于 以上時輪輞抗拉強度小于880N/mm2，車輪較軟，磨耗快，使用壽命短，運行成本高。我國目前采用的CL60鋼0.55-0.65％C，0.17-0.37％Si，0.50-0.80％Mn，P≤0.035％，S≤0.040％，當運行速度達120-140km/h后，車輪踏面剝離大量涌現，直接影響列車運行安全。
技術實現思路
為了克服
技術介紹
存在的不足，本專利技術的目的是提供一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，用這種鋼制造的輕型高速列車車輪可以獲得較好的綜合性能，既具有良好的強度，又具有良好的韌性，以適應高速列車的需求。一種輕型高速度列車車輪用中碳低合金，按重量百分比包括以下合金元素0.40-0.50％C 0.20-0.70％Si 0.50-0.80％Mn 0.20-0.30％Cr0.015-0.035％Als S≤0.02％ P≤0.02％其余為Fe及雜質元素。上述組份及含量的確定，是在開展含碳量對車輪綜合性能影響的研究基礎上得出的。在碳含量0.70-0.40％范圍內，對不同成份材料的力學性能、抗滑動摩擦性能、抗滾動摩擦性能、抗熱疲勞及抗接觸疲勞進行了大量的研究。結果表明，隨著碳含量的降低，材料的耐滑動摩擦性能、耐滾動摩擦性能以及耐接觸疲勞性能有所降低，但是材料的耐疲勞性能顯著提高。綜合所有研究結果表明，碳含量在0.50％左右的材料可以獲得較好的綜合性能。本專利技術在降碳的基礎上，適當提高Si的含量，同時加入少量的Cr、Al。降低C含量，有利于提高車輪的韌性，并提高Ms點；提高Si含量，能提高Ac1、Ac3臨界點，并有一定的固熔強化作用，對過冷奧氏體的轉變特性影響不大，且價廉；Cr能提高Ac1、Ac3的臨界點，同時可使鋼具有適度淬透性，可補償由于降低C含量而帶來的強度損失，并通過細化珠光體組織而具有強、韌化效果；Al在鋼中形成AIN析出物釘扎晶界，使奧氏體晶體細化。輕型高速列車車輪是經過下述工序加工而成，按指定上述組分及含量，由轉爐冶煉——LF爐精煉——VD真空處理——連鑄成圓坯，然后切坯——鍛壓——車輪軋機軋制——熱處理——機加工——成品檢驗。與
技術介紹
相比，本專利技術制成的車輪在輪輞抗拉強度達880～940N/mm2時，常溫沖擊功大于25J，-20℃低溫沖擊功大于10J，斷裂韌性超過 而歐洲的高速車輪在強度達880～940N/mm2時，常溫沖擊功小于20J，-20℃低溫沖擊功小于10J，斷裂韌性等于 因此本專利技術可使車輪強度、韌性匹配良好，獲得良好的綜合性能，具有良好的耐磨性能、抗裂紋擴展能力；由于Ac1、Ms點較高，還具有良好的抗熱損傷、抗機械疲勞損傷能力；合金元素少而價廉，加入量容易控制，有利于降低生產成本，確保行車安全。附圖說明(略) 具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本專利技術。實施例1采用通用的冶煉設備如轉爐、LF爐及VD設備，按表1編號1的組分及含量，采用通常的煉鋼工藝進行冶煉，連鑄成圓坯；然后圓坯模切成塊、加熱、鍛壓，由車輪軋機軋制；再經熱處理、機加工、成品檢驗等工序制造成車輪。表2中編號1列出了其測試結果。實施例2分別按表1編號2的組分及含量重復實施例1的方法，生產車輪，表2中編號2列出了其測試結果。表1 實施例3分別按表1編號3的組分及含量重復實施例1的方法生產車輪，表2中編號3列出其測試結果。表2 權利要求1.一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素0.40-0.50％C 0.20-0.70％Si 0.50-0.80％Mn 0.20-0.30％Cr0.015-0.035％Als S≤0.02％ P≤0.02％其余為Fe及雜質元素。2.根據權利要求1所述的一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素0.48％C 0.34％Si 0.71％Mn 0.013％S 0.012％P 0.28％Cr 0.022％Als其余為Fe及雜質元素3.根據權利要求1所述的一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素0.50％C 0.37％Si 0.65％Mn 0.011％S 0.015％P 0.23％Cr 0.030％Als其余為Fe及雜質元素4.根據權利要求1所述的一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素0.42％C 0.70％Si 0.78％Mn 0.008％S 0.012％P 0.30％Cr 0.016％Als其余為Fe及雜質元素全文摘要一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素，0.40－0.50％C 0.20－0.70％Si 0.50－0.80％Mn 0.20－0.30％Cr0.015－0.035％Als S≤0.02％ P≤0.02％，其余為Fe及雜質元素。本專利技術降低鋼中碳含量，提高Si含量，同時加入微量Al及Cr。與
技術介紹
相比，車輪的強度、韌性匹配良好，可獲得良好的綜合性能，具有良好的耐磨性能和抗裂紋擴展能力、抗熱機械損傷能力，合金元素少而價廉，加入量容易控制。文檔編號C22C38/18GK1904117SQ20051011830公開日2007年1月31日 申請日期2005年10月26日 優先權日2005年7月30本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輕型高速列車車輪用中碳低合金鋼，按重量百分比包括以下合金元素：０．４０－０．５０％Ｃ０．２０－０．７０％Ｓｉ０．５０－０．８０％Ｍｎ０．２０－０．３０％Ｃｒ０．０１５－０．０３５％ＡｌｓＳ≤０．０２％Ｐ≤ ０．０２％其余為Ｆｅ及雜質元素。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：江波，崔銀會，陳剛，龔志翔，張建平，王健，安濤，
申請(專利權)人：馬鞍山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：34[中國|安徽]