Ea1n材质城轨车轴的热处理工艺方法
【专利摘要】本发明公开了一种EA1N材质城轨车轴的热处理工艺方法；包括两次正火和一次回火步骤，其中一次正火的保温温度为850～880℃，保温时间为3～4h；二次正火温度为810～820℃，保温时间为3～4h；所述钢种中C的含量为0.32～0.40％，Si、Mn、P、S、Cr、Cu、Mo、Ni、V的含量上限分别为0.50、1.20、0.020、0.020、0.30、0.30、0.08、0.30、0.06，其他为Fe和不可避免杂质。本发明通过第一次正火使车轴的奥氏体均匀化，消除材料的组织和成分偏析，得到均匀的组织形态；通过第二次正火使车轴在此温度奥氏体化时，形成细小的奥氏体晶粒，车轴冷却后得到细小的铁素体和珠光体组织，从而达到较高的强度和韧性。
【专利说明】EA1N材质城轨车轴的热处理工艺方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁热处理【技术领域】，具体指一种EAlN材质城轨车轴的热处理工艺 方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国城镇化的推进，城市的轨道交通也得到了大力的发展，依据"2012中国 城市轨道交通高层论坛"资料，从2006年至2010年，每年新增城市轨道交通运营里程177 公里，2011年，中国内地城市新增轨道交通运营里程283公里。目前，全国已有14座城市开 通运营轨道交通，中国内地城市轨道交通运营里程2011年底为1630公里。通过十几年的 发展，中国内地城市轨道交通已进入快速发展阶段。
[0003] 2012年9月6日国家发改委批复了全国多个城市的轨道交通建设规划，总投资规 模预计超过8000亿。预计到"十二五"规划末期，中国内地城市轨道交通运营里程将增长 至3000公里左右。未来十年，中国内地城市轨道交通建设投资有望超过3万亿元人民币。
[0004] 因此，在今后的十几年内，必将大大增加城轨车辆和车轴的需求。我国目前有多家 地铁和城轨整车制造厂，主要采用的是阿尔斯通、西门子、庞巴迪等公司的技术体系，产品 及质量体系基本采用欧洲标准，EAlN材质车轴采用的是欧洲EN13261标准。
[0005] 该材质是一种优质碳素钢，其化学成分主要为（：、5丨、111、？、5、0、(：11^〇、附、￥，各 成分上限要求分别为 0. 40、0. 50、1. 20、0. 020、0. 020、0. 30、0. 30、0. 08、0. 30、0. 06,车轴二 分之一半径处的拉伸性能参数分别为ReH彡320N/mm2, Rm为550?650N/mm2, A5彡22%。 车轴二分之一半径部位20°C时纵向的冲击平均值KU > 30J，车轴二分之一半径部位20°C 时横向的冲击平均值KU > 25J，金相组织为F+P，晶粒度> 5级。车轴表面的力学性能指标 为车轴二分之一半径处的〇. 95倍；车轴心部的力学性能指标为车轴二分之一半径处的0. 8 倍。
[0006] 目前，国内生产的EAlN城轨车轴采用正火+回火处理，具体热处理工艺是车轴在 840°C保温3?4小时出炉风冷，然后经540°C保温2. 5?3. 5小时出炉空冷。EAlN车轴经 过处理后，其力学性能、金相组织、晶粒度及疲劳强度基本可以满足EN13261标准的要求， 但多数车轴的屈服强度为340N/mm 2左右，晶粒度5至6级，数值偏低，有时出现不达标的状 况，需进行重新热处理，造成电能的浪费，成本增加，效率下降，车轴重新热处理3次不合格 则作报废处理，一炉车轴报废造成60万左右的损失，为此，开展EAlN材质城轨车轴热处理 工艺的研究。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种EAlN材质城轨车轴的热处理工艺方法， 以生产满足EN13261标准要求生产出满足欧洲EN13261标准的EAlN材质城轨车轴，提高车 轴热处理的一次合格率，降低生产成本，创造好的经济效益。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明所设计的技术方案依次包括两次正火和一次回火步 骤，其中一次正火的保温温度为850?880°C，保温时间为3?4h ;二次正火温度为810? 820°〇，保温时间为3?411;所述钢种中（：的含量为0.32?0.40%，5^11、？、5、0、(：11、]\1〇、 Ni、V 的含量上限分别为 0· 50、1· 20、0· 020、0· 020、0· 30、0· 30、0· 08、0· 30、0· 06,其他为 Fe 和不可避免杂质。
[0009] 进一步地，所述钢种中C的含量为0. 32?0. 34%时，一次正火的保温温度为 870?880°C ;所述钢种中C的含量为0. 34?0. 37%时，一次正火的保温温度为860? 870°C ;所述钢种中C的含量为0. 37?0. 40%时，一次正火的保温温度为850?860°C。
[0010] 现有技术中车轴热处理工艺为正火+回火处理，钢坯在正火过程后得到珠光体和 铁素体组织，晶粒可以细化到晶粒度5至6级，但车轴的屈服强度偏低。本发明采用增加一 次正火处理即两次正火+回火处理的新工艺进行热处理，两次正火的保温温度不同，其目 的和作用也不一样，其中，第一次正火的温度高，高出A e350?80°C (经计算EAlN的Ac3为 800°C)，其作用主要是使车轴的奥氏体均匀化，消除材料的组织和成分偏析，得到均匀的组 织形态，为第二次正火做好组织准备，第二次正火的温度低，高出A raIO?20°C，使车轴在此 温度奥氏体化时，形成细小的奥氏体晶粒，车轴冷却后得到细小的铁素体和珠光体组织，从 而达到较高的强度和韧性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为原始钢坯的金相图。
[0012] 图2为现有技术热处理工艺处理后的车轴金相图。
[0013] 图3为本发明实施例2热处理工艺处理后的车轴金相图。
[0014] 图4为本发明实施例2热处理工艺曲线图。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图具体实施对本发明作进一步详细的说明。
[0016] 本发明【具体实施方式】中的装备和热处理工艺分别如下：
[0017] 1、装备：
[0018] 热处理工艺装备为悬挂链式热处理生产线。
[0019] 2、热处理工艺：
[0020] 1)第一次正火温度为850?880°C，保温3?4小时后出炉风冷，风冷到500°C以 下进行第二次正火；
[0021] 2)第二次正火温度为810?820°C，保温3?4小时后出炉风冷，风冷到250°C以 下进行回火；
[0022] 3)为回火温度540°C，保温2. 5?3. 5小时出炉空冷。
[0023] 在各具体实施例中，钢坯中C的含量为0. 32?0. 40%，Si、Μη、P、S、Cr、Cu、Mo、 Ni、V 的含量上限分别为 0· 50、1· 20、0· 020、0· 020、0· 30、0· 30、0· 08、0· 30、0· 06,其他为 Fe 和不可避免杂质。其中C的含量不同，第一次正火温度有所不同，各具体实施例的热处理工 艺参数见表1。
[0024] 表1实施例1?3的热处理工艺
[0025]
【权利要求】
1. 一种EA1N材质城轨车轴的热处理工艺方法，其特征在于：该方法包括两次正火和一 次回火步骤，其中一次正火的保温温度为850?880°C，保温时间为3?4h ;二次正火温度 为810?820°C，保温时间为3?4h ;所述钢种中C的含量为0. 32?0. 40%，Si、Mn、P、S、 Cr、Cu、Mo、Ni、V 的含量上限分别为 0? 50、1. 20、0. 020、0. 020、0. 30、0. 30、0. 08、0. 30、0. 06， 其他为Fe和不可避免杂质。
2. 根据权利要求1所述的EA1N材质城轨车轴的热处理工艺方法，其特征在于：所述 钢种中C的含量为0. 32?0. 34%时，一次正火的保温温度为870?880°C ;所述钢种中C 的含量为〇. 34?0. 37%时，一次正火的保温温度为860?870°C ;所述钢种中C的含量为 0. 37?0. 40%时，一次正火的保温温度为850?860°C。
【文档编号】C21D1/28GK104404224SQ201410566631
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】付祥, 焦辉, 武永亮, 江锐锋, 左云清, 刘涛, 鄢卓明, 雷朝阳, 宋仲明, 王晓彬 申请人:南车长江车辆有限公司