本发明专利技术提供了一种车轴钢，其中，该车轴钢的化学成分为：以该车轴钢总重量为基准，以单质计，Ｃ？０．４７－０．５４重量％、Ｓｉ？０．２－０．４重量％、Ｍｎ？０．７－０．９重量％、Ｐ≤０．０２重量％、Ｓ≤０．０２重量％、Ａｌ？０．０２－０．０４重量％、Ｖ？０．０２－０．０６重量％、Ｃｒ？Ｏ．１５－Ｏ．３重量％、Ｎｉ≤０．２重量％、Ｃｕ≤０．２重量％、Ｈ≤０．０００２５重量％，Ｏ≤０．００２重量％，Ｎ≤Ｏ．００７重量％，余量为铁和杂质。本发明专利技术还提供了一种车轴钢的制备方法。本发明专利技术提供的车轴钢不仅具有更高的适当的强度和韧性，而且其生产成本也低于现有技术通过多次热处理制备的车轴的生产成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
车轴作为铁道车辆的重要部件，长期处于交变应力作用下，因此，车轴除了应具有 较高的强度外，还应具有良好的塑韧性。目前，国内外使用的车轴普遍采用优质中碳碳素 钢制造，如美国AAR M101标准规定车轴钢的化学成分:C 0. 45% -0. 59% 、 Si > 0. 15% 、 Mn 0. 60%-0. 90%、 P《0. 045%、 S《0. 050。日本JIS E4502-1规定车轴钢的成分为 C 0. 30% -0. 50%、 Si《0. 50%、 Mn《1. 20%、 P《0. 040%、 S《0. 040、 Cr《0. 30%、 Cu《0. 30%、 Mo《0. 08%、 V《0. 05%。欧洲UIC811-1标准规定车轴用C45钢的成分 为C 0. 42% -0. 50%、 SiO. 15% -0. 40%、 Mn 0. 50% -0. 80%、 P《0. 035%、 S《0. 035、 Cr《0. 30%、Ni《0. 30%、Cu《0. 30%、Mo《0. 08%、V《0. 05%。我国目前通常使用含 碳量为O. 50X的LZ50钢。LZ50车轴钢的化学成分C 0. 47%-0. 57% 、Si 0. 17%-0.40%、 MnO. 60% -0. 90%、P《0. 020%、S《0. 020%、A1 > 0. 020%、Cr《0. 30%、Ni《0. 30%、 Cu《0. 25%、H《0. 00025%， 0《0. 0020%， N《0. 0070%。这种车轴钢的屈服强度ReL 约为345兆帕，抗拉强度Rm约为610兆帕，伸长率A约为20 % ，端面收縮率Z约为37 % ，冲 击功Aku2约为25焦耳。 目前，我国铁路运输向高速、重载方向发展，对车轴钢的强韧性提出了更高的要 求。要提高LZ50车轴钢的强度，最简单的方法是提高钢中C、 Si、 Mn元素的含量，即将C、 Si、Mn元素的含量按钢种上限控制，但这将使钢的塑韧性降低，尤其是延伸率A可能满足不 了标准要求。例如，《冶金标准化与质量》杂志(2001年5月，第39巻第3期，第51-53页) 报道了为了使钢的ReL达到345Mpa，Rm达到610Mpa，A达到20%，Z达到37%，必须将C控 制在0. 47% -0. 52%范围；《特殊钢》杂志(2005年11月，第26巻6期，第61-62页)报道 了为了使钢的力学性能满足ReL达到345Mpa，Rm达到6腦pa，A达到20%，Z达到37%，必 须将钢的C含量控制在0. 47 % -0. 50 % ， SiO. 20 % -0. 35 % ， MnO. 71 % -0. 85 % 。因此，通过 提高钢中C、 Si、 Mn元素的含量以提高钢的强度并同时又不损失钢的塑韧性的方法基本无 法实现。在实践中，为了提高LZ50车轴钢的强度和韧性，一般通过多次热处理(即反复进 行2次正火+1次回火的工艺)来实现，但是这种方法增加的强度和韧性是有限的，并且 导致生产成本增加。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术提供的车轴钢的强度和韧性较低，生产成本较高的缺陷，提供一种新的具有较高强度和韧性的车轴钢，并且生产该钢的成本较低。 在本专利技术的专利技术人意外地发现在适当调整C、Si、Mn的含量的同时，适当提高微量元素V和Cr的含量后，制备的车轴钢具有更高的适当的强度和韧性。 因此，本专利技术提供了一种车轴钢，其中，该车轴钢的化学成分为以该车轴钢总重量为基准，以单质计，C 0. 47-0. 54重量X、Si 0. 2-0. 4重量％ 、Mn0. 7-0. 9重量％ 、P《0. 02 重量％、 S《0. 02重量％、 Al 0. 02-0. 04重量％、 V 0. 02-0. 06重量％、 Cr 0. 15-0. 3重 量％、附《0. 2重量X、Cu《0. 2重量X、H《0. 00025重量％，0《0. 002重量X，N《0. 007重量％，余量为铁和杂质。 本专利技术还提供了一种车轴钢的制备方法，其中，该方法包括冶炼钢水和炉外精炼， 所述冶炼钢水依次包括吹炼步骤和合金化步骤，在该合金化步骤中依次将碳质材料、脱氧 剂、硅铁合金、硅锰合金、铬铁合金和钒铁合金加入到铁水中，并且使在该步骤得到的钢水 中以所述钢水总重量为基准，CO. 40-0. 47重量X、Si 0. 17-0. 3重量X、Mn 0. 65-0. 75重 量X、V 0. 02-0. 06重量X、Cr 0. 15-0. 3重量％ ;所述炉外精炼在真空条件下进行，精炼的 温度为1590-1625t:，精炼的时间为12-15分钟，其中，在所述炉外精炼时加入碳质材料、铁 硅合金和铁锰硅合金中的一种或几种以及铝，使在该步骤获得的钢水中，C、 Si、Mn、 V、Cr、Al 和0的含量处于本专利技术提供的车轴钢的范围。 本专利技术提供的车轴钢不仅具有更高的适当的强度和韧性，而且其生产成本也低于 现有技术通过多次热处理制备的车轴钢的生产成本。例如实施例1提供的车轴钢在经过1 次热处理后的屈服强度ReL为405兆帕、抗拉强度Rm为748兆帕，伸长率A为24. 0%、端面 收縮率Z为48. 0%、冲击功Aku2为38焦耳；而对比例1提供的车轴钢在经过1次热处理 后的屈服强度ReL为360兆帕、抗拉强度Rm为650兆帕，伸长率A为21. 5% 、端面收縮率Z 为41. 5%、冲击功Aku2为28焦耳。由于现有车轴钢对屈服强度ReL的最低要求是365兆 帕，因此对比例1提供的车轴钢在经过1次热处理后没有达到最低要求；对比例1提供的 车轴钢经过2次热处理后钢的屈服强度ReL为375兆帕，抗拉强度Rm为670兆帕，伸长率 A为22. 5X、端面收縮率Z为43.0%、冲击功Aku2为30.0焦耳。此外，与由对比例l提供 的车轴钢经1次热处理后的钢需要的生产成本相比，生产1吨由实施例1提供的车轴钢需 增加成本约100元；而生产1吨由对比例1提供的车轴钢经2次热处理后的钢需增加成本 300元，因此本专利技术能明显节约成本。具体实施例方式本专利技术提供了一种车轴钢，其中，该车轴钢的化学成分为以该车轴钢总重量为基 准，以单质计，C 0. 47-0. 54重量％、 Si 0. 2-0. 4重量％ 、 Mn 0. 7-0. 9重量％ 、 P《0. 02重 量％、 S《0. 02重量％、 A10. 02-0. 04重量％、 V 0. 02-0. 06重量％、 Cr 0. 15-0. 3重量％、 Ni《0. 2重量X、Cu《0. 2重量X、H《0. 00025重量％，0《0. 002重量X，N《0. 007重 量％，余量为铁和杂质。所述杂质为现有车轴钢的标准中没有明确指出的杂质，主要与铁水 的来源有关。 作为一种优选的实施方式，所述车轴钢的化学成分为以该车轴钢总重量为基准， C 0. 50-0. 54重量X、Si 0. 3-0. 4重量％ 、Mn 0. 75-0. 85重量％ 、P《0. 02重量％ 、S《0. 02 重量％ 、 Al 0. 02-0. 04重量％ 、 V 0. 025-0. 06重量％ 、 Cr 0. 15-0. 25重量％ 、 Ni《0. 2重 量％、 Cu《本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车轴钢，其特征在于，该车轴钢的化学成分为：以该车轴钢总重量为基准，以单质计，Ｃ ０．４７－０．５４重量％、Ｓｉ ０．２－０．４重量％、Ｍｎ ０．７－０．９重量％、Ｐ≤０．０２重量％、Ｓ≤０．０２重量％、Ａｌ ０．０２－０．０４重量％、Ｖ０．０２－０．０６重量％、Ｃｒ ０．１５－０．３重量％、Ｎｉ≤０．２重量％、Ｃｕ≤０．２重量％、Ｈ≤０．０００２５重量％，Ｏ≤０．００２重量％，Ｎ≤０．００７重量％，余量为铁和杂质。
【技术特征摘要】
一种车轴钢，其特征在于，该车轴钢的化学成分为以该车轴钢总重量为基准，以单质计，C 0.47-0.54重量％、Si 0.2-0.4重量％、Mn 0.7-0.9重量％、P≤0.02重量％、S≤0.02重量％、Al 0.02-0.04重量％、V 0.02-0.06重量％、Cr 0.15-0.3重量％、Ni≤0.2重量％、Cu≤0.2重量％、H≤0.00025重量％，O≤0.002重量％，N≤0.007重量％，余量为铁和杂质。2. 根据权利要求l所述的车轴钢，其中，该车轴钢的化学成分为以该车轴钢总重量为 基准，C 0. 50-0. 54重量％、 Si 0. 3-0. 4重量X、Mn 0. 75-0. 85重量％、 P《0. 02重量％、 S《0. 02重量％ 、 Al 0. 02-0. 04重量％ 、 V 0. 025-0. 06重量％ 、 Cr 0. 15-0. 25重量％ 、 Ni《0. 2重量X、Cu《0. 2重量X、H《0. 00025重量％，0《0. 002重量X，N《0. 007重 量％，余量为铁和杂质。3. 权利要求1所述的车轴钢的制备方法，其特征在于，该方法包括冶炼钢水和炉外精 炼，所述冶炼钢水依次包括吹炼步骤和合金化步骤，在该合金化步骤中依次将碳质材料、脱 氧剂、硅铁合金、硅锰合金、铬铁合金和钒铁合金加入...
【专利技术属性】
技术研发人员：代华云，程兴德，柯晓涛，杨素波，江南红，雷秀华，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，攀枝花新钢钒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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