LZ45CrV車軸鋼熱處理工藝研究
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車軸是鐵道車輛運輸中的重要承重部件,在運行與停車時,要承受加速與減速的沖擊力、制動力,當列車處于高速與重載的情況下,車軸的受力情況將更為復雜。車軸的質量問題緊密關系著鐵道運輸的安…
車軸是鐵道車輛運輸中的重要承重部件,在運行與停車時,要承受加速與減速的沖擊力、制動力,當列車處于高速與重載的情況下,車軸的受力情況將更為復雜。車軸的質量問題緊密關系著鐵道運輸的安全問題,為此,各國對車軸的綜合力學性能均有嚴格的技術要求。為滿足鐵路貨車向高速和重載發展的需求,鐵道部組織國內相關鋼廠及車軸進行LZ45CrV新材質車軸開發。相關技術條件規定,車軸坯和成品車軸須采用一次正火+回火或兩次正火+回火的熱處理工藝制度,因此,最佳正火工藝的摸索對保證LZ45CrV車軸坯和成品車軸良好的綜合性能將起到很重要的作用。
實驗材料為某鋼廠生產的軋態車軸坯(Φ260mm×260mm),其化學成分如表1所示。熱處理試驗用小樣沿軋制方向切取。規格為15mm×35mm×58mm和18mm×50mm×60mm沖擊試樣加工成10mm×10mm×55mm的夏比U型標準沖擊試樣。
表1 LZ45CrV鋼的化學成分(質量分數,%)
C | Si | Mn | P | S | Al | Cr | V | Cu | Ni |
0.46 | 0.26 | 0.75 | 0.009 | 0.004 | 0.034 | 0.53 | 0.10 | 0.012 | 0.013 |
本試驗重點分析不同正火+回火工藝中正火工藝與材料力學性能和組織之間的關系,分別設計熱處理工藝。①正火+回火,正火溫度810、830、850、870和890℃;②兩次正火+回火,第一次正火溫度910℃,第二次正火溫度分別為770、790、810、830和850℃;同時,為了探討布氏硬度與最后一次正火溫度的關系,設計了兩組三次正火+回火試驗。所有試驗回火溫度均采用500℃。用KB3000BVRZ自動萬能硬度計測試試驗材料的布氏硬度;用RKP450沖擊試驗機測試沖擊值;用ZeissHAL100金相顯微鏡觀察不同熱處理試樣組織,金相組織腐蝕液為4%的硝酸酒精溶液。試驗的結果表明:
(1)新材質車軸鋼LZ45CrV不同溫度正火加回火熱處理,其組織為鐵素體和珠光體,850℃時具有良好的綜合性能。此時的力學性能為硬度217HB,沖擊功68J。
(2)兩次正火+回火熱處理比一次正火+回火得到的組織更為細小,具有更好的綜合性能,此時的力學性能為硬度188HB,沖擊功100.5J。
(3)LZ45CrV最佳兩次正火+回火的熱處理工藝為910℃第一次正火+790℃第二次正火+500℃回火。
(4)最后一次正火溫度決定材料的硬度,其原因是正火溫度的高低影響釩的析出,釩形成的碳氮化合物第二相粒子有效阻止了珠光體中的碳向奧氏體中遷移,提高了珠光體含量。
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