專利名稱：一種火車輪的熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火車車輪加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及增強(qiáng)火車輪硬度和耐磨性的一種火車輪的熱處理方法。
背景技術(shù)：
隨著鐵路的發(fā)展，中國(guó)火車輪的需求也在增大。鐵道部印發(fā)的《國(guó)家鐵路“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出“十二五”鐵路發(fā)展的基本原則是堅(jiān)持科·學(xué)發(fā)展，有序推進(jìn)鐵路建設(shè)；堅(jiān)持安全發(fā)展，確保安全持續(xù)穩(wěn)定；堅(jiān)持創(chuàng)新發(fā)展，全面推進(jìn)鐵路現(xiàn)代化；堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，重視鐵路經(jīng)營(yíng)效益；堅(jiān)持協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化；堅(jiān)持綠色發(fā)展，提高資源利用效率。其中還提到，“十二五”鐵路發(fā)展的目標(biāo)是到2015年全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)12萬(wàn)公里左右，其中西部地區(qū)鐵路5萬(wàn)公里左右，復(fù)線率和電化率分別達(dá)到50%和60%左右，初步形成便捷、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、綠色的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，基本適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要。由此可見，以后鐵路的發(fā)展速度越來(lái)越快，火車輪的需求也越來(lái)越多，對(duì)火車輪的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。火車輪原來(lái)國(guó)內(nèi)的加工工藝為鋼錠切割一加熱一30MN水壓機(jī)墩粗一80MN水壓機(jī)成型一臥式車輪軋機(jī)軋制一30MN水壓機(jī)壓彎、沖孔、打印一等溫一淬火一回火一性能檢查一拋丸除鱗一半成品尺寸檢查一機(jī)加工一冷打字一超聲波探傷一磁粉探傷一拋丸(強(qiáng)化輻板)一靜平衡試驗(yàn)一鉆鏜注油孔一成品(尺寸及硬度)檢查一涂油、包裝一入庫(kù)等步驟?，F(xiàn)在采用國(guó)外的先進(jìn)加工工藝，改進(jìn)后的主要流程為鋼錠切割一加熱一30MN水壓機(jī)墩粗—80MN水壓機(jī)成型一臥式車輪軋機(jī)軋制一30MN水壓機(jī)壓彎、沖孔、打印一等溫一淬火一回火一檢查一入庫(kù)。不管是新舊工藝，其中的淬火步驟都非常的關(guān)鍵，隨著鐵路運(yùn)輸向高速、高負(fù)荷方向的發(fā)展，對(duì)火車輪的耐磨性、高疲勞強(qiáng)度的要求越來(lái)越高，同時(shí)對(duì)于硬度的要求也越來(lái)越高，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的火車輪熱處理時(shí)普遍采用的淬火工藝為將火車輪加熱到奧氏體化溫度后，對(duì)其表面進(jìn)行連續(xù)的噴水冷卻，在表面獲得馬氏體。這樣的熱處理工藝表面硬度最高，內(nèi)部的硬度不足，而且在淬火時(shí)容易產(chǎn)生裂紋。中國(guó)專利號(hào)02113182. 1，
公開日2003年05月28日，公開了一份名稱為一種改善車削加工性能的火車車輪熱處理方法，該發(fā)明公開了一種鐵路用輾鋼整體車輪熱處理的方法，其步驟為制備一個(gè)保持在奧氏體區(qū)域的高溫狀態(tài)的車輪，在自然環(huán)境溫度下采用噴水冷卻的方式，使車輪踏面表面溫度冷至550-600°C，停止噴水，靜置車輪至表面溫度回升到650-720°C之間時(shí)，或者采用強(qiáng)制風(fēng)冷的方式，使車輪踏面表面溫度冷卻至650-720°C時(shí)，再對(duì)踏面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。該發(fā)明能顯著改善車輪的車削加工性能，同時(shí)克服了現(xiàn)有技術(shù)制造的車輪接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性差，車輪中、后期使用壽命短的缺陷。該發(fā)明主要是針對(duì)原來(lái)的先淬火后機(jī)加工的熱處理工藝，但是操作復(fù)雜，實(shí)際操作中，溫度無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量，存在實(shí)際操作難度大，加工成本高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有火車輪熱處理時(shí)，淬火中，表面硬度高，內(nèi)部硬度不足，容易產(chǎn)生裂紋、耐磨性差和整體硬度不足的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種火車輪的熱處理方法，能提高火車輪的整體硬度。技術(shù)方案
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 72%-0. 77%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用水蒸氣冷卻，火車輪冷卻到350-670°C時(shí)采用大水量的連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。
進(jìn)一步地，所述的水蒸氣冷卻加熱后的火車輪時(shí)的水蒸氣的流速為O. 8_3m3/s。更進(jìn)一步地,所述的水蒸氣從火車輪的四周噴向火車輪的表面。更進(jìn)一步地,所述的大水量的連續(xù)水流的流速為40_55L/min。進(jìn)一步地,所述的大水量的連續(xù)水流的水中還含有增泡劑。有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為
(O本發(fā)明通過(guò)在對(duì)火車輪淬火冷卻時(shí)先用O. 8-3m3 /s的水蒸氣冷卻，水蒸氣在流動(dòng)時(shí)帶走大量熱量，相對(duì)原來(lái)的水冷的方式，火車輪表面的冷卻速度變慢，火車輪心部向外表面的溫度傳導(dǎo)加快，心部的冷卻速度相對(duì)于水冷，冷卻速度加快，獲得的硬度層增厚，而且不容易產(chǎn)生裂紋；
(2)本發(fā)明采用大水量的連續(xù)水流的流速為40-55L/min，火車輪的冷卻速度快，表層的馬氏體層增厚，淬火得到的火車輪的耐磨性高；
(3)本發(fā)明水中還含有增泡劑，水在40-55L/min的流速下容易產(chǎn)生大量的氣泡，這些氣泡在火車輪的表面急速破裂，破裂的過(guò)程中帶走大量的能量，進(jìn)一步加快了火車輪的冷卻速度，提高火車輪的耐磨性和硬度。


圖1為水蒸氣的流速與火車輪的冷卻速度的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 72%-0. 77%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用水蒸氣冷卻，火車輪冷卻到350-670°C時(shí)采用大水量的連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。350-670°C設(shè)置的區(qū)間比較寬，在這個(gè)溫度區(qū)間能都可以隨時(shí)轉(zhuǎn)換為水冷，符合工廠里面的實(shí)際情況，方便工人的測(cè)量，及時(shí)的轉(zhuǎn)換為水冷。所述的水蒸氣冷卻加熱后的火車輪時(shí)水蒸氣的流速為O. 8_3m3/S。水蒸氣從火車輪的四周噴向火車輪的表面。水蒸氣的流速在這個(gè)區(qū)間內(nèi)能取得良好的冷卻效果，流速過(guò)小會(huì)導(dǎo)致獲得不了足夠的馬氏體，過(guò)大不但成本增高，而且冷卻速度會(huì)趨向于不變，繼續(xù)增大水蒸氣的流速，反而會(huì)降低冷卻的速度，如圖1所示，圖中橫軸為水蒸氣的流速(單位為m3/s)，縱軸為冷卻速度(單位為。C /s)，所以綜合考慮，本發(fā)明采用水蒸氣的流速為O. 8-3m3/s。大水量的連續(xù)水流的流速為40-55L/min。水中還含有增泡劑。水在40-55L/min的流速下容易產(chǎn)生大量的氣泡，這些氣泡在火車輪的表面急速破裂，破裂的過(guò)程中帶走大量的能量，進(jìn)一步加快了火車輪的冷卻速度，提高火車輪的耐磨性和硬度。實(shí)施例1
一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 75%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用流速為3m3/s水蒸氣冷卻，火車輪冷卻到390°C時(shí)采用含有增泡劑、流速為45L/min的大水量的連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。車輪13cm以內(nèi)深度的部分的硬度都達(dá)到了IOHBff以上。處理后的火車輪沒有裂紋，耐磨性好。實(shí)施例2 一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 77%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用流速為O. 8m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從火車輪的四周噴向火車輪的表面?；疖囕喞鋮s到350°C時(shí)采用含有增泡劑、流速為55L/min的大水量連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。車輪Ilcm以內(nèi)深度的部分的硬度都達(dá)到了 10HBW以上。處理后的火車輪沒有裂紋，耐磨性好。實(shí)施例3
一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 72%%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用流速為2. 5m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從火車輪的四周噴向火車輪的表面?；疖囕喞鋮s到670°C時(shí)采用含有增泡劑、流速為43L/min的大水量連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。車輪13cm以內(nèi)深度的部分的硬度都達(dá)到了 10HBW以上。處理后的火車輪沒有裂紋，耐磨性好。實(shí)施例4
一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 747%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用流速為1. 3m3/s水蒸氣冷卻，水蒸氣從火車輪的四周噴向火車輪的表面?；疖囕喞鋮s到500°C時(shí)采用含有增泡劑、流速為40/min的大水量連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。車輪12cm以內(nèi)深度的部分的硬度都達(dá)到了 10HBW以上。
權(quán)利要求
1.一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為O. 72%-0. 77%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；其特征在于，在冷卻時(shí)先用水蒸氣冷卻，火車輪冷卻到350-670°C時(shí)采用大水量的連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火車輪的熱處理方法，其特征在于所述的水蒸氣冷卻加熱后的火車輪時(shí)的水蒸氣的流速為O. 8-3m3/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種火車輪的熱處理方法，其特征在于所述的水蒸氣從火車輪的四周噴向火車輪的表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種火車輪的熱處理方法，其特征在于所述的大水量的連續(xù)水流的流速為40-55L/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種火車輪的熱處理方法，其特征在于所述的大水量的連續(xù)水流的水中還含有增泡劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種火車輪的熱處理方法，屬于火車車輪加工技術(shù)領(lǐng)域。該一種火車輪的熱處理方法，用于對(duì)含碳量為0.72%-0.77%的火車輪進(jìn)行淬火處理，其熱處理步驟為將待處理的火車輪進(jìn)行加熱，加熱到奧氏體化溫度區(qū)間，保溫；在冷卻時(shí)先用水蒸氣冷卻，火車輪冷卻到350-670℃時(shí)采用大水量的連續(xù)水流對(duì)火車輪的表面進(jìn)行強(qiáng)制噴水冷卻。本發(fā)明能提高火車輪的耐磨性和硬度，避免裂紋，加工的產(chǎn)品具有硬度好，耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21D1/18GK102994719SQ20121042583
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者高金菊 申請(qǐng)人:高金菊