【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车轮钢，具体涉及一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮及其热处理方法和制备方法。
技术介绍
1、目前我国在役的高速车轮主要为欧标中的er8材质车轮，该牌号车轮在面对短程、单一线路、稳定气候下可以保持较好的服役性能。但我国幅员辽阔、地理跨度大，既有高温湿热地区，也有低温严寒地区，高铁的应用服役环境和条件各式各样。特别是近年来，高速动车组在寒冷地区的运营逐渐普及，如2012年12月1日开通的哈·大客运专线，最高运行速度300km/h，承受-40℃到+40℃的环境温差变化，未来如若在新疆、内蒙古、西藏等区域或其他高寒地区国家开行高速列车，最低环境温度可能比-40℃更低，因此必须正视车轮低温服役的可靠性问题。
2、低温环境对高速铁路的影响主要表现在以下几个方面：
3、1.低温下，材料的强度会大幅度下降，更容易发生变形和脆性断裂，将严重影响列车行驶的稳定性。
4、2.低温下，材料的韧性也会下降，更容易发生开裂，将严重影响车轮的使用寿命和行车安全。
5、因此，设计与制造适用于低温服役环境下高强韧匹配的高速车轮显得极为必要。
6、公开号为cn 116623098 a，公开日为2023年8月22日的中国专利，公开了适用于高寒地区客运机车车轮用钢及生产方法、车轮及生产方法，成分c：0.44～0.54％，si：0.40～0.65％，mn：0.80～1.2％，cr：0.15～0.30％，v：0.08-0.15％，al：0.008～0.015％，p：0.005-0.010％，s
7、公开号为cn 114107823 a，公开日为2022年3月1日的中国专利，公开了一种高速车轮用钢及其热处理方法和利用其制备高速车轮的方法，成分c0.52-0.56％、si0.20-0.40％、mn0.60-0.90％、cr0.15-0.25、v0.06-0.15、nb0.02-0.04％，p≤0.015％、s≤0.015％、al0.01-0.02％、w0.3～0.6％、mo0.03-0.05％、n60-80ppm，余量为fe及不可避免的杂质。虽然冲击韧性较高，但抗拉强度和屈服强度有待提高，此外，少量微合金元素v、nb虽增加了一定的强韧性，但是增加了冶炼成本。
8、公开号为cn 111270154 a，公开日为2020年6月12日的中国专利，公开了一种适用于高寒地区货车的中碳车轮钢及利用其生产车轮的方法，成分c0.55-0.63％、si 0.25-0.45％、mn 0.65-0.90％、cr≤0.30％、v≤0.10％、nb0.02-0.04％，p≤0.030％、s≤0.025％、ni≤0.30％、n 0.0050-0.0100％，余量为fe及不可避免的杂质。所述生产方法包括循环淬火和回火工艺，虽然循环淬火使得抗拉强度和屈服强度有一定程度提高，但主要是得益于高碳以及钒的碳化物析出强化的效果，而v的添加在一定程度上加大了冶炼成本，其次该专利并未对-20℃、-40℃冲击性能做检验，不能确保低温韧性合格。
9、公开号为cn 110616374 a，公开日为2019年12月27日的中国专利，公开了一种高碳车轮钢及其热处理方法以及利用其制备车轮的方法，成分c0.60-0.70％、si≤0.60％、mn0.70-0.90％、p≤0.015％、s≤0.015％、als≤0.035％、n 50-150ppm，余量为fe及不可避免的杂质。其热处理方法包括以下步骤：正火+淬火+回火工艺，虽然采用预先正火带来了强度和硬度的明显提升，但持续高温长时间正火不仅会增加热能消耗，还可能会引起晶粒的粗大进而恶化性能，性能数据也表明冲击韧性还有待提高，该专利并未对-40℃冲击性能做检验，不能确保环境温度接近-40℃极寒地区车轮的冲击韧性依然合格。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮及其热处理方法和制备方法。所述高速车轮兼具高强度高硬度与高低温冲击韧性，从而确保低温服役条件下高速车轮具有良好的使用安全性能。
2、本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮的热处理方法，所述热处理方法包括以下步骤：
4、s1：将轧制成形的车轮加热至850～870℃后随炉缓冷至810～830℃并保温，然后在空气中自然冷却；850℃～870℃加热是为了保证奥氏体充分转变，810～830℃低温均热可以避免长时间高温下晶粒发生长大粗化而引起车轮性能的恶化；
5、s2：将步骤s1所得车轮再次加热至810～830℃并保温；温度过高会导致铁素体含量下降，晶粒尺寸较大，从而引起韧性的降低，温度过低会导致强度不够，且现场控制稳定性难度加大；
6、s3：将步骤s2所得车轮取出转运至淬火台，先采用热水喷射车轮踏面使车轮踏面下5mm以≤4℃/s的冷速降至500℃以下，再采用冷水喷射车轮踏面使轮辋内部金属以3-6℃/s的冷速快速冷却至500℃以下，使珠光体组织转变完成；
7、s4：将步骤s3所得车轮在500～520℃回火处理4.0～4.5h，回火温度过高容易引起珠光体发生变形，断裂，从而导致车轮强度性能恶化。
8、步骤s1中，车轮总加热时间为2.0～3.0h，在810～830℃的保温时间为1.0～1.5h。
9、步骤s2中，车轮总加热时间为2.0～3.0h，在810～830℃的保温时间为1.0～1.5h。
10、步骤s2中，第二阶段喷淬结束后车轮踏面表面温度低于150℃。
11、步骤s3中，所述热水的温度为55～60℃，喷射时间为60～80s；所述冷水的温度为5～10℃，喷射时间为190～210s。
12、步骤s3中，车轮随淬火台托辊进行自转，托辊转速为40～60转/分钟。
13、本专利技术还提供了一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，采用本专利技术所述的热处理方法进行热处理得到。
14、所述高速车轮的钢成分及重量百分比为：c 0.50～0.56％、si 0.30～1.10％、mn0.70～0.80％、cr 0.20～0.30％、al≤0.020％、p≤0.015％、s≤0.015％，ti≤0.002％，其余为fe及不可避免的杂质元素。
15、所述高速车本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤S1中，车轮总加热时间为2.0～3.0h，在810～830℃的保温时间为1.0～1.5h。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤S2中，车轮总加热时间为2.0～3.0h，在810～830℃的保温时间为1.0～1.5h。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤S3中，所述热水的温度为55～60℃，喷射时间为60～80s；所述冷水的温度为5～10℃，喷射时间为190～210s。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤S3中，车轮随淬火台托辊进行自转，托辊转速为40～60转/分钟。
6.一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，其特征在于，所述高速车轮采用权利要求1～5任意一项所述的热处理方法进行热处理得到。
7.根据权利要求6所述的适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，其特征在于，所述高速车轮的钢成分及重量百分比为：C
8.根据权利要求6所述的适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，其特征在于，所述高速车轮的金相组织为铁素体和珠光体；车轮踏面表面到踏面下35mm的区域显微组织中的晶粒度大于等于8.0级，铁素体体积分数为8.5％～10.5％，珠光体片间距115～127nm。
9.根据权利要求6所述的适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，其特征在于，所述高速车轮的轮辋Rm1100～1120MPa、RP0.2720～735MPa、A19.0～21％；车轮轮辋距踏面5mm处的硬度≥310HB、距踏面35mm处的硬度≥280HB；KQ单值≥90MPa.m1/2，均值≥94MPa.m1/2；-20℃KV单值≥19J，均值≥21.0J；-40℃KV单值≥12J，均值≥13.5J；-60℃KU单值≥90MPa·m1/2、均值≥100MPa·m1/2。
10.如权利要求6所述的适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：电炉冶炼→LF炉精炼→真空脱气→圆坯连铸→缓冷处理→切锭下料→轧前加热→锻轧→落跺缓冷→热处理→加工→成品检测。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮的热处理方法，其特征在于，所述热处理方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤s1中，车轮总加热时间为2.0～3.0h，在810～830℃的保温时间为1.0～1.5h。
3.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤s2中，车轮总加热时间为2.0～3.0h，在810～830℃的保温时间为1.0～1.5h。
4.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤s3中，所述热水的温度为55～60℃，喷射时间为60～80s；所述冷水的温度为5～10℃，喷射时间为190～210s。
5.根据权利要求1所述的热处理方法，其特征在于，步骤s3中，车轮随淬火台托辊进行自转，托辊转速为40～60转/分钟。
6.一种适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，其特征在于，所述高速车轮采用权利要求1～5任意一项所述的热处理方法进行热处理得到。
7.根据权利要求6所述的适用于低温环境下高强韧匹配的高速车轮，其特征在于，所述高速车轮的钢成分及重量百分比为：c 0.50～0.56％、si 0.30～1.10％、mn 0.70～0.80％、...
【专利技术属性】
技术研发人员：史娜，刘学华，赵海，姚三成，翟龙，程方波，余亚东，胡青凤，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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