锻造温度对高速重载列车牵引杆冲击性能的影响

2016-06-21李利连大同机车锻造有限责任公司

锻造与冲压 2016年7期

文/李利连·大同机车锻造有限责任公司

文/李利连·大同机车锻造有限责任公司

随着我国高速和重载列车的发展，对大功率机车各部件的性能提出了更高的要求。牵引杆是列车上牵引部分的关键零件之一，其品质的优良与否会影响到列车运行的安全性。目前HXD2系列机车奔驰在我国东北和白俄罗斯等天气较寒冷的地区，牵引杆采用EN10083标准的25CrMo4钢，检验标准要求较高，需要常温和－40℃的冲击性能，冲击试样缺口为2mm。冲击性能检验的是工件的缺口敏感性，锻造工艺、热处理工艺、材料尺寸、组织形态等在很大程度上影响到冲击性能。我们对25CrMo4钢牵引杆锻造、调质后进行了一系列冲击试验，研究终锻温度对其冲击韧性的影响。

试验材料和方法

试验材料

试验所用原材料25CrMo4是一种低碳低合金调质钢，其化学成分和力学性能见表1和表2。

表1 牵引杆化学成分

表2 牵引杆25CrMo4力学性能

试验方法

⑴试验材料。

试验的原材料是同一炉罐材料，试验用料的化学成分见表3。牵引杆重量约410kg，有效厚度为100mm。

表3 本次试验用料的化学成分

⑵锻造设备。

采用天然气加热炉（数字式自动测温仪）加热、2t自由锻设备锻造成形，退火、淬火和回火设备是带自动测温系统的台车式电加热炉和台车式回火炉。使用手持式红外测温仪测量始锻温度和终锻温度。冲击试样是缺口深度为2mm的V型试样，在PTM2303-B金属摆锤试验机上进行冲击试验，低温槽使用酒精制冷至－40℃保持10min。

⑶试验。

第一组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度为952℃；退火温度（870±10）℃，保温3h；淬火温度（860±10）℃，保温3h；回火温度（620±10）℃，保温4h。

第二组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度为950℃；退火温度（870±10）℃，保温3h；淬火温度（860±100）℃，保温3h；回火温度（590±10）℃，保温4h。

第三组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度为913℃；退火温度（870±10）℃，保温3h；淬火温度（860±10）℃，保温3h；回火温度（620±10）℃，保温4h。

第四组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度为911℃；退火温度（870±10）℃，保温3h；淬火温度（860±10）℃，保温3h；回火温度（590±10）℃，保温4h。

第五组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度为865℃；退火温度（870±10）℃，保温3h；淬火温度（860±10）℃，保温3h；回火温度（620±10）℃，保温4h。

第六组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度为859℃；退火温度（870±10）℃，保温3h；淬火温度（860±10）℃，保温3h；回火温度（590±10）℃，保温4h。

第七组试验：坯料尺寸为250mm× 250mm×250mm，坯料加热温度为1220℃，保温2h；始锻温度为（1150±50）℃，终锻温度分别为846℃、832℃和809℃；退火温度（860±10）℃保温3h；淬火温度（860±10）℃，保温3h；回火温度（620±10）℃，保温4h。

试验结果及分析

试验结果如表4、5、6所示。

通过试验数据分析，终锻温度在910～950℃温度段时，强度性能指标达到了要求的范围，塑性指标和常温冲击刚刚达到或在要求的边缘。终锻温度对低温（－40℃）冲击影响很大，基本是个位数，调整回火工艺仍然很难提高。终锻温度在810～860℃温度段时，强度性能指标，塑性指标和常温、低温（－40℃）冲击性能满足要求或者远远高于要求值，通过优化终锻温度，使热处理后的各个性能指标比较稳定。