铁路货车关键铸件材料及热处理技术

2019-12-19王安

商品与质量 2019年26期

王安

中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000

1 铁路货车铸件材料

1.1 摇枕、侧架铸用钢

目前，中国和北美（AAR）的垫板和侧架铸钢的强度等级相对接近，主要采用合金元素如Mn，Cr，Ni，Mo等低碳低合金钢。垫板和侧架的主要铸钢件为ZG25MnNi（B级钢），ZG25MnCrNi（B+级钢），ZG25MnCrNiMo（C级铸钢）等。另一方面，在铸造设计中，诸如垫板和侧框架的新型号将从K2和K4转移到K5和K6，并且车钩将是13到16、17，尺寸和壁厚增加。使用高品质的材料。从普通碳钢到B级钢，B+级钢，C级钢，E级钢等。新材料为低合金钢，合金钢的使用能使铸件提高抗拉、抗压和抗疲劳强度，在此基础上保证了铸件的质量，并为卡车速度和重载提供了保证[1]。

1.2 车钩铸用钢

随着垫板和侧框架铸造材料的不断改进，用于连接器的铸钢也经历了低合金钢的开发，其具有比普通碳钢更高的机械性能。中国有三种等级的C级钢：ZG24SiMnVTi，ZG29MnMoNi，ZG25MnCrNiMo，E钢等级为ZG25MnCrNiMo。目前，中国的新卡车都配备了E级钢（ZG25MnCrNiMo）调质态车钩。

2 热处理技术

凝固钢铸件的微观结构是铸态微观结构，取决于化学成分和凝固结晶过程。一般来说，存在更严重的枝晶偏析，非常不均匀的微观结构，粗粒和魏氏组织。此外，由于铸钢结构和壁厚的差异，同一铸件的不同部件具有不同的微观结构并产生特定的残余内应力。需要通过热处理去除这些问题，以改善铸铁的微观结构和机械性能。

2.1 热处理技术的发展现状

中国铁路货车支撑架，侧架，连接器和其他铸钢产品采用先进的机械化生产线，如潮沙和喷砂。与广泛使用的振动成型机相比，提高了生产效率，大大提高了造型质量。在这个阶段，中国的铁路轨道在核心制造技术就是智能技术、铸钢精炼技术、落砂技术、抛丸技术、检验检测技术和管理控制技术，在这些方面都有了进一步的改善和提高。对于铁路货车的主要铸件，垫板和侧架是采用常规热处理工艺的B+级钢，制作车钩一般情况下都采用E级钢，处理技术经常采用淬火和回火。为了保证铸件经过热处理后的质量系统性，热处理过程应该保持连续，并且便于支承架和侧框架的连续热处理工艺[2]。

2.2 摇枕、侧架

B级和B+级钢是标准化热处理，C级钢是标准化+回火热处理。摇枕和侧架钢的平均碳含量（质量分数）为0．25%，属于亚共析钢，归一化或归一化+回火热处理后的金属组织为铁素体+珠光体。垫板和侧框架钢铸件的铸态结构通常具有粗糙的枝晶和偏析。在热处理期间，奥氏体加热温度、加热时间应该始终保证均匀，以免奥氏晶体粗颗粒化。当使用台车式热处理炉时，当使用连续热处理炉时，保持时间通常为3．5至4．5小时（通常是电阻炉的上限，燃料或燃气炉的下限）。

在热处理整个过程中，要依据构件的特点来布置。通常情况下，摇枕和侧架都在使用下部位置，所以下部经常受拉伸力。同时，要保证铸件不变形。当使用悬浮热处理方法时，应考虑铸件的悬挂位置和取向，以避免在悬浮状态下的热处理期间铸件的变形。在施加标准化热量之后，可以使用空气冷却来获得更好的金相组织。

2.3 车钩

车钩是一种低合金铸钢，具有E级强度等级和ZG25MnCrNiMo材料等级。平均碳含量（质量分数）为0．25%，根据碳含量分类为亚共析钢。热处理工艺为淬火+高温回火，即淬火和回火热处理，热处理后的冶金结构为回火索氏体。

在E级钢凝固过程中，发展的枝晶和较大的合金元素的分离导致在冷却过程中形成魏氏结构，这加剧了合金元素的不均匀性和微观结构。在车钩制造工艺中，通常在热处理之前进行车钩预标准化，以在热处理期间获得更均匀的化学成分和更细的晶粒结构，并减少热处理之前焊接修复裂缝的趋势。

车钩制作工艺中，回火温度不能低于550度，也不能高于600度，持续时间控制在3小时以上，采用风冷和水冷的方式冷却，冷却程度有硬度决定。由于车钩性能的特殊要求，钩表面和车钩端必须进行表面热处理[3]。车钩淬火方式主要有火焰加热和感应加热淬火。表面淬火热处理完成后，为了消除淬火应力，钩体一般需要在8小时内在低温下回火，回火温度为150～250℃。

3 热处理质量控制要点创新

传统的质量过程监控仅具有热处理曲线。连续热处理控制台控制模块可以更精确地捕获整个热处理过程的准确性，增加进出窑的时间和进入每个铸件的水。时间，热电偶，自动曲线记录仪，设备等详细信息根据悬浮循环时间和窑内整个热处理线的时间，结合曲线异常，一系列详细说明编译反转方法。加强对热处理参数的控制，包括电流、温度监控、实时视频显示等。采用的方法是监测整个热处理过程，没有盲点。