17型車鉤零件調質工藝研究

陳立世

(中國北車集團大連機車車輛有限公司市場部,遼寧大連 116022)

17型車鉤零件調質工藝研究

陳立世

(中國北車集團大連機車車輛有限公司市場部,遼寧大連 116022)

對鐵道貨車的17型 車鉤 鈎體、尾框、鉤舌等重要零部件的調質工藝進行研究,制定出試驗方案,并通過實際熱處理工藝試驗和檢測結果確定E級鋼車鉤零件調質工藝。

17型車鉤 E級鋼 調質工藝 17%Ucon-A水溶液

1 引言

車鉤的作用是用來實現機車和車輛或車輛和車輛之間的連掛,隨著貨物列車的提速重載,車鉤除了傳遞交變的牽引力、沖擊力、壓縮力等作用外,還在貨車運行中承受彎矩的作用。有數據顯示,提速后車鉤的疲勞裂損幾率大幅增加,影響鐵路的運行安全。

17型車鉤的主要零部件鉤體、尾框、鉤舌等零件采用多元低合金——E級鋼(ZG25MnCrNiMo)材質。車鉤零部件采用調質處理,使鉤體整體具有高的綜合機械性能,從而提高車鉤的使用壽命。

2 17型車鉤調質工藝研制

2.1 E級鋼化學成份

E級鋼(ZG25MnCrNiMo)化學成份(%)：(表1)。

2.2 17型車鉤調質技術要求

調質(淬火＋回火)技術要求：采用臺車電阻爐加熱,調質后17型車鉤力學性能應達到：σb≥830MPa、σs≥690MPa、δ4≥14%、Ψ≥30%、AKv≥27J(－40℃時)、硬度HB241-311。

2.3 17型車鉤調質工藝的試制

2.3.1 制定試驗方案

E級鋼(ZG25MnCrNiMo)的臨界點AC1716℃、AC3825℃,淬火溫度一般為AC3+(50～100)℃,即17型車鉤的淬火保溫溫度應在880～920℃的范圍內選取,淬火溫度的參數確定為880℃、900℃、920℃。考慮到經濟性、實用性、安全性,淬火介質使用17%Ucon-A水溶液,回火溫度按資料推薦溫度590℃。

表1

表2

制定(1)、(2)、(3)三套試驗方案,每套方案使用3組基爾試棒和一個鉤體、一個尾框、一個鉤舌實物進行試驗。

試驗方案(1)：臺車加熱爐880℃×3h采用17%Ucon-A水溶液淬火,590℃×3.5h回火空冷。現場淬火硬度檢驗：基爾試樣1平均硬度HRC37,基爾試樣2平均硬度HRC36,基爾試樣3平均硬度HRC38,鉤體硬度HRC35、尾框硬度HRC37、鉤舌硬度HRC36。

試驗方案(2)：臺車加熱爐900℃×3h采用17%Ucon-A水溶液淬火,590℃×3.5h回火空冷。現場淬火硬度檢驗：基爾試樣4平均硬度HRC40,基爾試樣5平均硬度HRC40,基爾試樣6平均硬度HRC39,鉤體硬度HRC39、尾框硬度HRC39、鉤舌硬度HRC40。

試驗方案(3)：臺車加熱爐920℃×3h采用17%Ucon-A水溶液淬火,590℃×3.5h回火空冷。現場淬火硬度檢驗：基爾試樣7平均硬度HRC41,基爾試樣8平均硬度HRC41,基爾試樣9平均硬度HRC42,鉤體硬度HRC40、尾框硬度HRC41、鉤舌硬度HRC41。

2.3.2 力學性能檢測結果

按照三套試驗方案的調質參數對下列編號試棒和實物熱處理后,送檢測中心進行力學性能分析和磁力探傷,三組工藝試驗中的基爾試棒和實物的力學性能結果見表2。

根據表1,分析檢測的力學性能數據,第一套試驗方案調質的基爾試樣和鉤體力學性能存在不合格項,不適合在大批量生產中采用,如果以此工藝批量生產,可能會出現較多不合格爐次。第二套、第三套試驗方案調質的基爾試樣和鉤體力學性能達到技術要求,可以用于批量生產。

2.3.3 磁力探傷檢查結果

將三套試驗方案中的鉤體、尾框、鉤舌實物進行磁力探傷,以試驗方案(1)和試驗方案(2)的車鉤實物表面沒有發現淬火裂紋。而以試驗方案(3)：920℃淬火的鉤體等實物表面產生了不同程度的細微的淬火裂紋。

車鉤零件鑄造后,缺陷部位需要高強度焊條進行補焊,由于設備所限只能進行300℃左右預熱,焊區為托氏體和貝氏體混合組織,因此焊接應力沒有完全消除,在加熱過程中由于焊接應力、熱應力、奧氏體轉變為馬氏體所形成的組織應力的相互疊加,當應力大于工件的抗拉強度時,表面將出現不同程度的淬火裂紋。易導致形成裂紋傾向或裂紋。E級鋼屬于合金鋼,在奧氏體轉變為馬氏體低溫區域,Ucon-A水溶液介質淬火冷速快,產生的組織應力大,特別是在920℃高溫淬火,溫度高,淬火應力和組織應力都比較大。

表面淬火裂紋會影響產品質量。因而試驗方案(3)：920℃保溫這個工藝存在淬火溫度偏高的缺陷,不予采用。

2.4 結論

為了保證17型車鉤調質質量,綜合考慮三套方案的工藝,通過試驗分析比較基爾試棒和產品實物的實驗檢測數據,最后選擇900℃×3h保溫后采用17%Ucon-A水溶液淬火,590℃×3.5h回火空冷作為17型車鉤調質工藝。

工藝確定后經過小批量生產驗證,目前能夠保證17型車鉤產品達到技術要求,使17型車鉤產品獲得良好的綜合機械性能。

[1]張昌騏.《E級鋼制造技術》.戚墅堰機車車輛研究所.

[2]樊東黎.王廣生.《熱處理工藝》.機械工業出版社.