一种地铁轨道轮对齿轮装置的车轴热处理工艺

技术领域

本发明涉及主轴热处理技术领域，具体涉及一种地铁轨道轮对齿轮装置的车轴热处理工艺。

背景技术

GB 5599-1985中，对采用混凝土轨枕的轮轴横向力限度规定，钢轨与轮对踏面之间的摩擦系数在(0.3～0.4)之间，轨道涂油以后摩擦系数能够降到 (0.2～0.25)，对爬轨现象的抑制较为有效。车辆匀速通过S曲线时的轮对轮轴横向力、脱轨系数与轮重减载率时间历程，其中，摩擦系数选择0.1、0.2、0.3、0.4，曲线通过速度为12km/h。

其中轮对齿轮装置中的车轴的脱轨系数要求较高，因此其Cr、Mo、Ni含量偏高，导致其生产成本高，因此在实际运用中收到了限制，因此急切需要开发一种较为经济的高强度高韧性、低脱轨系数以及长疲劳寿命的新材质、新工艺的用于地铁轨道轮对齿轮装置的车轴。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种地铁轨道轮对齿轮装置的车轴热处理工艺，包括以下步骤：

a.正火：将车轴工件毛坯装炉，加热升温至850-865℃，保温时间按1.5min× R计算，R为最大直径，单位为mm，车轴工件表面与心部的温差在0-10℃之间，车轴工件透熟后保温3-6h后，空冷至室温；

b.球化退火：将冷却后的车轴工件放入球化退火炉内进行二次退火处理，先将炉温升至750℃～760℃，保温30min-35min后，冷却至550℃-580℃，保温 1h-1.5h，再将炉温升至780℃～800℃，保温25min-30min，然后随炉冷却至 440℃～480℃后，出炉风冷30min后空冷；

c.高频淬火：将轴承钢工件先升温至680℃～720℃，保温2h-3h后，再升温至淬火温度840℃～870℃，保温4h-5h，然后油冷；

d.低温回火：将淬火后的轴承钢工件升温至160℃～180℃，保温2h-3h，然后随炉空冷；

e.回火：将低温回火的轴承钢工件再次升温120℃～160℃，保温1h～2h，出炉后风冷30min后空冷至室温。

进一步地，所述车轴工件按百分比计包括以下成分：C:1.7-3.15％、 Cr:1.50-1.90％、V：0.05-0.10％、Mn:1.10-1.50％、Ca：0.002-0.004％、B： 0.0015-0.0030％，P≤0.010％，S≤0.008％，Als：0.015-0.035％Si:1:20-1.50％和Mg:2.50-2.90％，其余为Fe以及其无法剔除的杂质。

进一步地，所述车轴工件按百分比计包括以下成分：C:2.1-3.15％、 Cr:1.6-1.90％、V：0.08-0.10％、Mn:1.20-1.50％、Ca：0.003-0.004％、B： 0.0020-0.0030％，P≤0.010％，S≤0.006％，Als：0.020-0.035％Si:1:20-1.40％和Mg:2.50-2.80％，其余为Fe以及其无法剔除的杂质。

进一步地，步骤b中，球化退火：将冷却后的车轴工件放入球化退火炉内进行二次退火处理，先将炉温升至755℃～760℃，保温30min-35min后，冷却至570℃-580℃，保温1.2h-1.5h，再将炉温升至780℃～790℃，保温30min，然后随炉冷却至450℃后，出炉风冷30min后空冷。

进一步地，淬火：将轴承钢工件先升温至700℃～720℃，保温2.5h后，再升温至淬火温度860℃～870℃，保温4.5h，然后油冷。

进一步地，步骤d中，保温时间按1.4min×R计算，R为最大直径，单位为 mm。

进一步地，步骤e中，回火：将低温回火的轴承钢工件再次升温150℃，保温1h～2h，出炉后风冷30min后空冷至室温。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的有益效果是：采用上述方案，第一，利用B在钢中的淬透性，在钢铁在奥氏体转化中，B吸附在晶界上，填充了缺陷，增强了奥氏体的稳定性，进而提高淬透性，利用的脱氧脱硫以及对非金属夹杂物变性处理的作用，进而改善钢的韧性和抗疲劳性能，第二，通过合理精确的把控热处理中的温度、配比、加热速率等一系列系数，极大地提高了车轴工件的强度、韧性、疲劳寿命且降低了脱轨系数。

具体实施方式

下面具体对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：一种地铁轨道轮对齿轮装置的车轴热处理工艺中，车轴工件按百分比计包括以下成分：C:1.7-3.15％、Cr:1.50-1.90％、V：0.05-0.10％、 Mn:1.10-1.50％、Ca：0.002-0.004％、B：0.0015-0.0030％，P≤0.010％， S≤0.008％，Als：0.015-0.035％Si:1:20-1.50％和Mg:2.50-2.90％，其余为Fe 以及其无法剔除的杂质。

具体工艺包括以下步骤：

a.正火：将车轴工件毛坯装炉，加热升温至850-865℃，保温时间按1.5min×R计算，R为最大直径，单位为mm，车轴工件表面与心部的温差在0-10℃之间，车轴工件透熟后保温3-6h后，空冷至室温；

b.球化退火：将冷却后的车轴工件放入球化退火炉内进行二次退火处理，先将炉温升至750℃～760℃，保温30min-35min后，冷却至550℃-580℃，保温 1h-1.5h，再将炉温升至780℃～800℃，保温25min-30min，然后随炉冷却至 440℃～480℃后，出炉风冷30min后空冷；

c.高频淬火：将轴承钢工件先升温至680℃～720℃，保温2h-3h后，再升温至淬火温度840℃～870℃，保温4h-5h，然后油冷；

d.低温回火：将淬火后的轴承钢工件升温至160℃～180℃，保温2h-3h，然后随炉空冷；

e.回火：将低温回火的轴承钢工件再次升温120℃～160℃，保温1h～2h，出炉后风冷30min后空冷至室温

实施例二：与实施例一不同之处在于：车轴工件按百分比计包括以下成分：C:2.1-3.15％、Cr:1.6-1.90％、V：0.08-0.10％、Mn:1.20-1.50％、Ca： 0.003-0.004％、B：0.0020-0.0030％，P≤0.010％，S≤0.006％，Als： 0.020-0.035％Si:1:20-1.40％和Mg:2.50-2.80％，其余为Fe以及其无法剔除的杂质。

实施例三：与实施例一不同之处在于：步骤b中，球化退火：将冷却后的车轴工件放入球化退火炉内进行二次退火处理，先将炉温升至755℃～760℃，保温30min-35min后，冷却至570℃-580℃，保温1.2h-1.5h，再将炉温升至780℃～ 790℃，保温30min，然后随炉冷却至450℃后，出炉风冷30min后空冷。

实施例四：与实施例一不同之处在于：淬火：将轴承钢工件先升温至700℃～ 720℃，保温2.5h后，再升温至淬火温度860℃～870℃，保温4.5h，然后油冷。

实施例五：与实施例一不同之处在于：步骤d中，保温时间按1.4min×R计算，R为最大直径，单位为mm。

实施例六：与实施例一不同之处在于：步骤e中，回火：将低温回火的轴承钢工件再次升温150℃，保温1h～2h，出炉后风冷30min后空冷至室温。

与现有技术相比，第一，利用B在钢中的淬透性，在钢铁在奥氏体转化中， B吸附在晶界上，填充了缺陷，增强了奥氏体的稳定性，进而提高淬透性，利用的脱氧脱硫以及对非金属夹杂物变性处理的作用，进而改善钢的韧性和抗疲劳性能，第二，通过合理精确的把控热处理中的温度、配比、加热速率等一系列系数，极大地提高了车轴工件的强度、韧性、疲劳寿命且降低了脱轨系数。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

最后应说明的是：以上上述的实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。