鐵路貨車部件鑄造材料熱處理工藝研究

1、鐵路貨車部件鑄造材料熱處理工藝研究 摘 要：鑄件材料的選擇，熱處理工藝的研究應成為提升鐵路交通安全的重要保障。本文針對鐵路貨車關鍵鑄件材料，以搖枕、側架、車鉤等關鍵部件為例，對其熱處理技術進行了理論分析與研究探索。 關鍵詞：鐵路貨車；鑄件材料；熱處理技術 一、鐵路貨車鑄件材料 （一）搖枕、側架鑄用鋼。目前，中國和北美（aar）搖枕、側架用鑄鋼材質強度等級比較接近，主要采用通過加入mn、cr、ni、 mo等元素進行合金化的低碳低合金鋼為主。我國搖枕、側架用鑄鋼主要牌號為：zg25mnni（b級鋼）、zg25mncrni（b+級鋼）、zg25mncrnimo（c級鑄鋼）等。 一方面在鑄件的設計上，

2、采用新的型號，如搖枕、側架由轉k2、k4型到轉k5、k6型，車鉤由13號到16、17號，增加了尺寸和壁厚，并使用高牌號材料：由普碳鋼到b級鋼，再到b+級鋼、c級鋼、e級鋼等，新材料為低合金鋼，可提高鑄件的強度和抗疲勞性能；另一方面不斷采用新的鑄造技術，提高了鑄件的質量，為貨車的高速、重載提供保障。 （二）車鉤鑄用鋼。在搖枕、側架鑄造材料的不斷進步過程中，車鉤用鑄鋼也經歷了從普通碳素鋼向力學性能更高的低合金鋼的發(fā)展歷程。我國采用的c級鋼有zg24simnvti、zg29mnmoni和zg25mncrnimo共3個牌號，采用的e級鋼牌號為zg25mncrnimo。目前，我國新造貨車裝用的均為e級鋼

3、（zg25mncrnimo）調質態(tài)車鉤。 二、鐵路貨車部件鑄造材料熱處理技術 （一）熱處理技術的發(fā)展現狀。我國鐵路貨車搖枕、側架、車鉤等鑄鋼件采用了潮模砂拋砂造型等機械化程度較高的生產線，與原來廣泛采用的震動造型機相比提高了生產效率，造型質量大幅度提高?，F階段，我國的鐵路貨車的制芯技術、智能下芯技術、精煉技術、落砂、拋丸強化處理、鑄件檢測、鑄造技術管理等制造與管理方面都擁有了長足的進步。對于鐵路貨車關鍵鑄件，搖枕、側架為b+級鋼，采用正火熱處理工藝，車鉤為e級鋼，采用調質熱處理工藝。為了提高鑄件熱處理質量的一致性，車鉤改進為連續(xù)式熱處理工藝，搖枕、側架也已推廣使用連續(xù)式熱處理工藝。 （二）熱處

4、理技術的優(yōu)勢。鑄鋼件經過高溫冷卻凝固后得到的組織為鑄態(tài)組織，這取決于化學成分和凝固結晶過程，一般存在較嚴重的枝晶偏析，組織極不均勻，以及晶粒粗大和魏氏組織等問題，性能較差。 （三）搖枕、側架熱處理技術。對于搖枕，b級鋼、b+級鋼部分采用正火熱處理技術，c級鋼部分采用“正火+回火”熱處理技術。搖枕、側架的鋼種平均含碳量（質量分數）為0.25%，屬于亞共析鋼，正火或“正火+回火”熱處理后的金相組織為“鐵素體+珠光體”。 搖枕、側架鑄鋼件的鑄態(tài)組織中，常有粗大枝晶及偏析。熱處理時，奧氏體化加熱保溫溫度和時間應盡量使其成分均勻，并防止奧氏體晶粒粗化。 奧氏體化保溫溫度一般為890910，采用臺車式熱處

5、理爐時，保溫時間一般為3.54.5h，若采用連續(xù)式熱處理爐，則保溫時間需適當調整。 熱處理時，必須根據其結構特點合理擺放。搖枕、側架工作位置的下部通常處于拉應力狀態(tài)，裝爐時應保證該部位具有良好的透熱和透冷條件，以保證該部位獲得良好的金相組織和力學性能。 （四）車鉤熱處理技術。車鉤的鋼種屬于低合金鑄鋼，強度等級為e級鋼，材質牌號為zg25mncrnimo。平均含碳量（質量分數）為0.25%，按含碳量進行劃分屬于亞共析鋼。熱處理工藝為淬火+高溫回火。由于e級鋼在凝固過程中產生發(fā)達的樹枝晶和較大的合金元素偏析，在冷卻過程中形成粗大的魏氏組織，這些都加劇了合金元素和金相組織的不均勻性。車鉤制造過程中，

6、為了在調質熱處理時獲得化學成分更加均勻、晶粒更加細小的組織，并且為減少熱處理前產生焊修裂紋的趨勢，通常在調質熱處理前，對車鉤進行一次預正火處理。 淬火溫度的選擇應以得到均勻細小的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細小的馬氏體組織，車鉤淬火溫度一般在880910，保溫時間一般在23h，淬火介質為水。 車鉤采用高溫回火，根據硬度要求回火溫度一般選擇在550600，保溫時間一般在34h，冷卻方式為風冷或水冷。由于對車鉤使用性能的特殊要求，車鉤的鉤尾及尾銷孔部位需要進行表面熱處理，車鉤表面熱處理方式為火焰加熱表面淬火和中頻感應加熱表面淬火。表面淬火熱處理完成后，鉤體一般應在8h內進行低溫回火以消除淬火應力，回火溫度為150250。 目前，我國車鉤鉤體和鉤舌已全部采用連續(xù)式熱處理線進行調質熱處理。采用連續(xù)式熱處理技術，加熱溫度和冷卻速度均勻性好，能很好地解