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1、(10)申请公布号 CN 102994719 A (43)申请公布日 2013.03.27 CN 102994719 A *CN102994719A* (21)申请号 201210425834.8 (22)申请日 2012.10.31 C21D 9/00(2006.01) C21D 1/18(2006.01) (71)申请人 高金菊 地址 210000 江苏省南京市鼓楼区宁工二村 207 号 (72)发明人 高金菊 (74)专利代理机构 南京知识律师事务所 32207 代理人 汪旭东 (54) 发明名称 一种火车轮的热处理方法 (57) 摘要 本发明公开了一种火车轮的热处理方法， 属 于火车车。
2、轮加工技术领域。该一种火车轮的热 处理方法， 用于对含碳量为 0.72%-0.77% 的火 车轮进行淬火处理， 其热处理步骤为 ： 将待处理 的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷却时先用水蒸气冷却， 火车轮冷却到 350-670时采用大水量的连续水流对火车轮的 表面进行强制喷水冷却。本发明能提高火车轮的 耐磨性和硬度， 避免裂纹， 加工的产品具有硬度 好， 耐磨性好的优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2。
3、 1. 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.72%-0.77% 的火车轮进行淬火处理， 其热处理步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 其特征在 于， 在冷却时先用水蒸气冷却， 火车轮冷却到 350-670时采用大水量的连续水流对火车轮 的表面进行强制喷水冷却。 2. 根据权利要求 1 所述的一种火车轮的热处理方法， 其特征在于 ： 所述的水蒸气冷却 加热后的火车轮时的水蒸气的流速为 0.8-3m/s。 3. 根据权利要求 2 所述的一种火车轮的热处理方法， 其特征在于 ： 所述的水蒸气从火 车轮的四周喷向火车轮的表面。 4. 根据权利要求 1 或。
4、 2 或 3 所述的一种火车轮的热处理方法， 其特征在于 ： 所述的大 水量的连续水流的流速为 40-55L/min。 5. 根据权利要求 4 所述的一种火车轮的热处理方法， 其特征在于 ： 所述的大水量的连 续水流的水中还含有增泡剂。 权 利 要 求 书 CN 102994719 A 2 1/3 页 3 一种火车轮的热处理方法 技术领域 0001 本发明属于火车车轮加工技术领域， 更具体地说， 涉及增强火车轮硬度和耐磨性 的一种火车轮的热处理方法。 背景技术 0002 随着铁路的发展， 中国火车轮的需求也在增大。 铁道部印发的 国家铁路 “十二五” 发展规划 提出 “十二五” 铁路发展的基本。
5、原则是 ： 坚持科学发展， 有序推进铁路建设 ； 坚 持安全发展， 确保安全持续稳定 ； 坚持创新发展， 全面推进铁路现代化 ； 坚持可持续发展， 重视铁路经营效益 ； 坚持协调发展， 实现综合效益最大化 ； 坚持绿色发展， 提高资源利用效 率。其中还提到，“十二五” 铁路发展的目标是 ： 到 2015 年全国铁路营业里程达 12 万公里 左右， 其中西部地区铁路 5 万公里左右， 复线率和电化率分别达到 50% 和 60% 左右， 初步形 成便捷、 安全、 经济、 高效、 绿色的铁路运输网络， 基本适应经济社会发展需要。 由此可见， 以 后铁路的发展速度越来越快， 火车轮的需求也越来越多， 。
6、对火车轮的质量要求也越来越高。 0003 火车轮原来国内的加工工艺为 ： 钢锭切割加热 30MN 水压机墩粗 80MN 水压 机成型卧式车轮轧机轧制 30MN 水压机压弯、 冲孔、 打印等温淬火回火性能检 查抛丸除鳞半成品尺寸检查机加工冷打字超声波探伤磁粉探伤抛丸 （强化 辐板） 静平衡试验钻镗注油孔成品 （尺寸及硬度） 检查涂油、 包装入库等步骤。 现在采用国外的先进加工工艺， 改进后的主要流程为 ： 钢锭切割加热 30MN 水压机墩粗 80MN水压机成型卧式车轮轧机轧制30MN水压机压弯、 冲孔、 打印等温淬火回 火检查入库。不管是新旧工艺， 其中的淬火步骤都非常的关键， 随着铁路运输向高。
7、速、 高负荷方向的发展， 对火车轮的耐磨性、 高疲劳强度的要求越来越高， 同时对于硬度的要求 也越来越高， 现在国内外的火车轮热处理时普遍采用的淬火工艺为 ： 将火车轮加热到奥氏 体化温度后， 对其表面进行连续的喷水冷却， 在表面获得马氏体。 这样的热处理工艺表面硬 度最高， 内部的硬度不足， 而且在淬火时容易产生裂纹。 0004 中国专利号 02113182.1， 公开日 2003 年 05 月 28 日， 公开了一份名称为一种改善 车削加工性能的火车车轮热处理方法， 该发明公开了一种铁路用辗钢整体车轮热处理的方 法， 其步骤为 ： 制备一个保持在奥氏体区域的高温状态的车轮， 在自然环境温度。
8、下采用喷水 冷却的方式， 使车轮踏面表面温度冷至 550-600， 停止喷水， 静置车轮至表面温度回升到 650-720之间时， 或者采用强制风冷的方式， 使车轮踏面表面温度冷却至 650-720时， 再 对踏面进行强制喷水冷却。该发明能显著改善车轮的车削加工性能， 同时克服了现有技术 制造的车轮接触疲劳强度和耐磨性差， 车轮中、 后期使用寿命短的缺陷。该发明主要是针 对原来的先淬火后机加工的热处理工艺， 但是操作复杂， 实际操作中， 温度无法及时准确测 量， 存在实际操作难度大， 加工成本高的问题。 发明内容 0005 要解决的问题 说 明 书 CN 102994719 A 3 2/3 页 。
9、4 针对现有火车轮热处理时， 淬火中， 表面硬度高， 内部硬度不足， 容易产生裂纹、 耐磨性 差和整体硬度不足的问题， 本发明提供一种火车轮的热处理方法， 能提高火车轮的整体硬 度。 0006 技术方案 为了解决上述问题， 本发明所采用的技术方案如下 ： 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.72%-0.77% 的火车轮进行淬火处理， 其 热处理步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷却时先 用水蒸气冷却， 火车轮冷却到 350-670时采用大水量的连续水流对火车轮的表面进行强 制喷水冷却。 0007 进一步地， 所述的水蒸气冷却加热后的火车轮时。
10、的水蒸气的流速为 0.8-3m/s。 0008 更进一步地， 所述的水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。 0009 更进一步地， 所述的大水量的连续水流的流速为 40-55L/min。 0010 进一步地， 所述的大水量的连续水流的水中还含有增泡剂。 0011 有益效果 相比于现有技术， 本发明的有益效果为 ： （1） 本发明通过在对火车轮淬火冷却时先用 0.8-3m/s 的水蒸气冷却， 水蒸气在流动 时带走大量热量， 相对原来的水冷的方式， 火车轮表面的冷却速度变慢， 火车轮心部向外表 面的温度传导加快， 心部的冷却速度相对于水冷， 冷却速度加快， 获得的硬度层增厚， 而且 不容易产生裂纹。
11、 ； （2） 本发明采用大水量的连续水流的流速为 40-55L/min， 火车轮的冷却速度快， 表层的 马氏体层增厚， 淬火得到的火车轮的耐磨性高 ； （3） 本发明水中还含有增泡剂， 水在 40-55L/min 的流速下容易产生大量的气泡， 这些 气泡在火车轮的表面急速破裂， 破裂的过程中带走大量的能量， 进一步加快了火车轮的冷 却速度， 提高火车轮的耐磨性和硬度。 附图说明 0012 图 1 为水蒸气的流速与火车轮的冷却速度的关系图。 具体实施方式 0013 下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。 0014 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.72%-0.77% 的火车轮进行淬。
12、火处 理， 其热处理步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷 却时先用水蒸气冷却， 火车轮冷却到 350-670时采用大水量的连续水流对火车轮的表面 进行强制喷水冷却。 350-670设置的区间比较宽， 在这个温度区间能都可以随时转换为水 冷， 符合工厂里面的实际情况， 方便工人的测量， 及时的转换为水冷。 0015 所述的水蒸气冷却加热后的火车轮时水蒸气的流速为 0.8-3m/s。水蒸气从火 车轮的四周喷向火车轮的表面。水蒸气的流速在这个区间内能取得良好的冷却效果， 流速 过小会导致获得不了足够的马氏体， 过大不但成本增高， 而且冷却速度会趋向于不变，。
13、 继 续增大水蒸气的流速， 反而会降低冷却的速度， 如图 1 所示， 图中横轴为水蒸气的流速 （单 说 明 书 CN 102994719 A 4 3/3 页 5 位为 m/s） ， 纵轴为冷却速度 （单位为 /s） ， 所以综合考虑， 本发明采用水蒸气的流速为 0.8-3m/s。大水量的连续水流的流速为 40-55L/min。水中还含有增泡剂。水在 40-55L/ min 的流速下容易产生大量的气泡， 这些气泡在火车轮的表面急速破裂， 破裂的过程中带走 大量的能量， 进一步加快了火车轮的冷却速度， 提高火车轮的耐磨性和硬度。 0016 实施例 1 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.。
14、75% 的火车轮进行淬火处理， 其热处理 步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷却时先用流速 为 3m/s 水蒸气冷却， 火车轮冷却到 390时采用含有增泡剂、 流速为 45L/min 的大水量的 连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。车轮 13cm 以内深度的部分的硬度都达到了 10HBW 以上。处理后的火车轮没有裂纹， 耐磨性好。 0017 实施例 2 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.77% 的火车轮进行淬火处理， 其热处理 步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷却时先用流速 为0.8m/s。
15、水蒸气冷却， 水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。 火车轮冷却到350时 采用含有增泡剂、 流速为 55L/min 的大水量连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。 车轮 11cm 以内深度的部分的硬度都达到了 10HBW 以上。处理后的火车轮没有裂纹， 耐磨性 好。 0018 实施例 3 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.72% 的火车轮进行淬火处理， 其热处理 步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷却时先用流速 为2.5m/s水蒸气冷却， 水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。 火车轮冷却到670时 采用含有增泡剂、 流速为 43L/。
16、min 的大水量连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。 车轮 13cm 以内深度的部分的硬度都达到了 10HBW 以上。处理后的火车轮没有裂纹， 耐磨性 好。 0019 实施例 4 一种火车轮的热处理方法， 用于对含碳量为 0.747% 的火车轮进行淬火处理， 其热处理 步骤为 ： 将待处理的火车轮进行加热， 加热到奥氏体化温度区间， 保温 ； 在冷却时先用流速 为1.3m/s水蒸气冷却， 水蒸气从火车轮的四周喷向火车轮的表面。 火车轮冷却到500时 采用含有增泡剂、 流速为 40/min 的大水量连续水流对火车轮的表面进行强制喷水冷却。车 轮 12cm 以内深度的部分的硬度都达到了 10HBW 以上。 说 明 书 CN 102994719 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102994719 A 6 。