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一、鐵路貨車鑄件材料（一）搖枕、側(cè)架鑄用鋼。目前，中國和北美（ AAR）搖枕、側(cè)架用鑄鋼材質(zhì)強(qiáng)度等級比較接近，主要采用通過加入 Mn、Cr、Ni、Mo 等元素進(jìn)行合金化的低碳低合金鋼為主。我國搖枕、側(cè)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(shè)計(jì)上，采用新的型號，如搖枕、側(cè)架由轉(zhuǎn)K2、K4 型到轉(zhuǎn) 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，

2、 可提高鑄件的強(qiáng)度和抗疲勞性能；另一方面不斷采用新的鑄造技術(shù)，提高了鑄件的質(zhì)量，為貨車的高速、重載提供保障。（二）車鉤鑄用鋼。在搖枕、側(cè)架鑄造材料的不斷進(jìn)步過程中，車鉤用鑄鋼也經(jīng)歷了從普通碳素鋼向力學(xué)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（ ZG25MnCrNiMo）調(diào)質(zhì)態(tài)車鉤。二、鐵路貨車部件鑄造材料熱處理技術(shù)（一）熱處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。我國鐵路貨車搖枕、側(cè)架、車鉤等鑄鋼件采用了潮模砂拋砂造型等機(jī)械

3、化程度較高的生產(chǎn)線， 與原來廣泛采用的震動造型機(jī)相比提高了生產(chǎn)效率，造型質(zhì)量大幅度提高?，F(xiàn)階段，我國的鐵路貨車的制芯技術(shù)、智能下芯技術(shù)、精煉技術(shù)、落砂、拋丸強(qiáng)化處理、鑄件檢測、鑄造技術(shù)管理等制造與管理方面都擁有了長足的進(jìn)步。對于鐵路貨車關(guān)鍵鑄件，搖枕、側(cè)架為 B+級鋼，采用正火熱處理工藝，車鉤為 E 級鋼，采用調(diào)質(zhì)熱處理工藝。為了提高鑄件熱處理質(zhì)量的一致性，車鉤改進(jìn)為連續(xù)式熱處理工藝，搖枕、側(cè)架也已推廣使用連續(xù)式熱處理工藝。（二）熱處理技術(shù)的優(yōu)勢。 鑄鋼件經(jīng)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(xué)成分和凝固結(jié)晶過程， 一般存在較嚴(yán)重的枝晶偏析，組織極不均勻，以及晶粒粗大和魏氏組織等

4、問題，性能較差。（三）搖枕、側(cè)架熱處理技術(shù)。對于搖枕， B 級鋼、 B+級鋼部分采用正火熱處理技術(shù)， C 級鋼部分采用“正火 +回火”熱處理技術(shù)。搖枕、側(cè)架的鋼種平均含碳量 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 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(cè)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(yīng)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(dāng)調(diào)整。 熱處理時，必須根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理擺放。搖枕、側(cè)

5、架工作位置的下部通常處于拉應(yīng)力狀態(tài)， 裝爐時應(yīng)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(xué)性能。（四）車鉤熱處理技術(shù)。車鉤的鋼種屬于低合金鑄鋼，強(qiáng)度等級為 E級鋼，材質(zhì)牌號為 ZG25MnCrNiMo。平均含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.25%，按含碳量進(jìn)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(chǎn)生發(fā)達(dá)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， 為了在調(diào)質(zhì)熱處理時獲得化學(xué)成分更加均勻、 晶粒更加細(xì)小的組織， 并且為減少熱處理前產(chǎn)生焊修裂紋的趨勢，通常在調(diào)質(zhì)熱處理前，對車鉤進(jìn)行一次預(yù)正火處理。淬火溫度的選擇應(yīng)以得到均勻細(xì)小的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織，車鉤淬火溫度一般在880 910，保溫時間一般在 2 3h，淬火介質(zhì)為水。 車鉤采用高溫回火，根據(jù)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(fēng)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(jìn)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(yīng)加熱表面淬火。 表面淬火熱處理完成后， 鉤體一般應(yīng)在 8h 內(nèi)進(jìn)行低溫回火以消除淬火應(yīng)力， 回火溫度為 150250。目前，我國車鉤鉤體和鉤