一种高速铁路列车用车轮钢及其热处理工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105385952A(43)申请公布日2016.03.09(21)申请号201510836160.4(22)申请日2015.11.26(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人燕青芝洪志远(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C22C38/18(2006.01)C21D9/34(2006.01)C21D6/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种高速铁路列车用车轮钢及其热处理工艺(57)摘要一种用于高速铁路列车的车轮钢及其制备方法，属于金属材料领域。钢的成分为：C0.40-0.50％，Cr0.2-0.35％，Mn0.7-0.90％，Si0.35-0.45，P<0.02，S<0.02，其余为Fe。制备方法采用真空感应熔炼，熔炼温度在铁熔点以上100-200℃；在熔炼过程中通过脱氧元素Al的烧损来控制脱氧深度，当氧浓度[O]<10-5时加入合金元素进行合金化；经对铸锭进行热锻、热轧后对热加工后的车轮钢进行热处理，通过分段冷却，得到了具有片层状索氏体组织、片层间距小于0.2μm的车轮钢，其抗拉强度超过900MPa，硬度为32HRC。该车轮钢适用于时速≥300km/h的高速客运铁路列车，有优异的抗滚动接触疲劳及磨损性能。CN105385952ACN105385952A权利要求书1/1页1.一种高速铁路列车用车轮钢，其特征在于车轮钢成分重量百分比为：C0.40-0.50％，Cr0.2-0.35％，Mn0.7-0.90％，Si0.35-0.45，P<0.02，S<0.02，其余为Fe。2.根据权利要求1的所述一种高速铁路列车用车轮钢，其特征在于车轮钢具有片层状索氏体组织，片层间距小于0.2μm。3.基于权利要求1和2所述高速铁路列车用车轮钢的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)、采用真空感应熔炼，熔炼温度在铁熔点以上100-200℃；(b)、将工业纯铁等加入到坩埚内，先抽真空到10Pa时送电；真空度＜7Pa后开始精炼；(c)、在熔炼过程中通过脱氧元素Al的烧损来控制脱氧深度，当氧浓度[O]<10-5时加入合金元素进行合金化；(d)、对铸锭进行热锻、热轧；(e)、对热加工后的车轮钢进行热处理，获得片状索氏体组织。4.基于权利要求3所述高速铁路列车用车轮钢的制备方法，其特征在于所述的热处理工艺包括如下步骤：(a)、将加热炉升温；(b)、将车轮钢放置在加热炉中进行保温；(c)、对保温后的车轮钢进行水冷；(d)、对水冷后的车轮钢进行喷雾冷却；(e)水冷至室温。5.基于权利要求4所述高速铁路列车用车轮钢的制备方法，其特征在于所述步骤(a)中，加热炉的温度为850～900℃。6.基于权利要求4所述高速铁路列车用车轮钢的制备方法，其特征在于所述步骤(b)中，保温时间为90～150min。7.基于权利要求4所述高速铁路列车用车轮钢的制备方法，其特征在于所述步骤(c)中，水冷至600～650℃。8.基于权利要求4所述高速铁路列车用车轮钢的制备方法，其特征在于所述步骤(d)中，冷却速度为20～30℃/s，喷雾冷却后的温度在150℃以下。2CN105385952A说明书1/4页一种高速铁路列车用车轮钢及其热处理工艺技术领域[0001]本发明属于金属材料领域，具体涉及一种用于高速铁路列车的车轮钢及其热处理工艺。该车轮钢适用于时速≥300km/h的高速客运铁路列车，表现出优异的抗滚动接触疲劳及磨损性能。背景技术[0002]车轮作为列车的关键部件，既承载车体重量、又向轨道传递牵引力和制动力，并吸收制动能量，因此车轮钢的力学性能和抗滚动接触疲劳性能对列车运行安全性和舒适性至关重要。随着高速铁路速度和载荷的增加，对车轮钢的强韧性及寿命也提出了越来越高的要求。欧洲高铁普遍使用的ER7型车轮钢、日本新干线使用的V2型车轮钢、我国高铁采用的CL60车轮钢等车轮材料均为铁素体珠光体组织，在时速250公里以下表现出较好的耐磨损性能。随着列车速度向时速300公里/小时及以上发展，珠光体组织的车轮钢暴露出诸多问题，如磨损快、偏磨严重、疲劳剥落等问题。如何优化钢的成分设计和微观组织以提高钢抗磨损和抗疲劳性能是本发明研究的重点问题。发明内容[0003]本发明中，发明人针对现役高铁车轮钢服役中存在的严重疲劳磨损现象，通过优化车轮钢的成分及其热处理工艺，提供了一种获得片层状索氏体组织车轮钢及其制备方法，显著改善了高速铁路列车疲劳磨损严重的状况。具体技术方案如下：[0004]一种高速铁路列车用车轮钢，按照重量百分比含有：C0.40-0.50％，Cr0.2-0.35％，Mn0.7-0.