陳立世

(中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司市場部,遼寧大連 116022)

17型車鉤零件調(diào)質(zhì)工藝研究

陳立世

(中國北車集團(tuán)大連機(jī)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(diào)質(zhì)工藝進(jìn)行研究,制定出試驗(yàn)方案,并通過實(shí)際熱處理工藝試驗(yàn)和檢測結(jié)果確定E級鋼車鉤零件調(diào)質(zhì)工藝。

17型車鉤 E級鋼 調(diào)質(zhì)工藝 17%Ucon-A水溶液

1 引言

車鉤的作用是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yùn)行中承受彎矩的作用。有數(shù)據(jù)顯示,提速后車鉤的疲勞裂損幾率大幅增加,影響鐵路的運(yùn)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(zhì)。車鉤零部件采用調(diào)質(zhì)處理,使鉤體整體具有高的綜合機(jī)械性能,從而提高車鉤的使用壽命。

2 17型車鉤調(diào)質(zhì)工藝研制

2.1 E級鋼化學(xué)成份

E級鋼(ZG25MnCrNiMo)化學(xué)成份(%)：(表1)。

2.2 17型車鉤調(diào)質(zhì)技術(shù)要求

調(diào)質(zhì)(淬火＋回火)技術(shù)要求：采用臺車電阻爐加熱,調(diào)質(zhì)后17型車鉤力學(xué)性能應(yīng)達(dá)到：σb≥830MPa、σs≥690MPa、δ4≥14%、Ψ≥30%、AKv≥27J(－40℃時(shí))、硬度HB241-311。

2.3 17型車鉤調(diào)質(zhì)工藝的試制

2.3.1 制定試驗(yàn)方案

E級鋼(ZG25MnCrNiMo)的臨界點(diǎn)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(yīng)在880～920℃的范圍內(nèi)選取,淬火溫度的參數(shù)確定為880℃、900℃、920℃。考慮到經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性、安全性,淬火介質(zhì)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(yàn)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(shí)物進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)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(xiàn)場淬火硬度檢驗(yàn)：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(yàn)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?，F(xiàn)場淬火硬度檢驗(yàn)：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(yàn)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(xiàn)場淬火硬度檢驗(yàn)：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(xué)性能檢測結(jié)果

按照三套試驗(yàn)方案的調(diào)質(zhì)參數(shù)對下列編號試棒和實(shí)物熱處理后,送檢測中心進(jìn)行力學(xué)性能分析和磁力探傷,三組工藝試驗(yàn)中的基爾試棒和實(shí)物的力學(xué)性能結(jié)果見表2。

根據(jù)表1,分析檢測的力學(xué)性能數(shù)據(jù),第一套試驗(yàn)方案調(diào)質(zhì)的基爾試樣和鉤體力學(xué)性能存在不合格項(xiàng),不適合在大批量生產(chǎn)中采用,如果以此工藝批量生產(chǎn),可能會出現(xiàn)較多不合格爐次。第二套、第三套試驗(yàn)方案調(diào)質(zhì)的基爾試樣和鉤體力學(xué)性能達(dá)到技術(shù)要求,可以用于批量生產(chǎn)。

2.3.3 磁力探傷檢查結(jié)果

將三套試驗(yàn)方案中的鉤體、尾框、鉤舌實(shí)物進(jìn)行磁力探傷,以試驗(yàn)方案(1)和試驗(yàn)方案(2)的車鉤實(shí)物表面沒有發(fā)現(xiàn)淬火裂紋。而以試驗(yàn)方案(3)：920℃淬火的鉤體等實(shí)物表面產(chǎn)生了不同程度的細(xì)微的淬火裂紋。

車鉤零件鑄造后,缺陷部位需要高強(qiáng)度焊條進(jìn)行補(bǔ)焊,由于設(shè)備所限只能進(jìn)行300℃左右預(yù)熱,焊區(qū)為托氏體和貝氏體混合組織,因此焊接應(yīng)力沒有完全消除,在加熱過程中由于焊接應(yīng)力、熱應(yīng)力、奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體所形成的組織應(yīng)力的相互疊加,當(dāng)應(yīng)力大于工件的抗拉強(qiáng)度時(shí),表面將出現(xiàn)不同程度的淬火裂紋。易導(dǎo)致形成裂紋傾向或裂紋。E級鋼屬于合金鋼,在奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體低溫區(qū)域,Ucon-A水溶液介質(zhì)淬火冷速快,產(chǎn)生的組織應(yīng)力大,特別是在920℃高溫淬火,溫度高,淬火應(yīng)力和組織應(yīng)力都比較大。

表面淬火裂紋會影響產(chǎn)品質(zhì)量。因而試驗(yàn)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(jié)論

為了保證17型車鉤調(diào)質(zhì)質(zhì)量,綜合考慮三套方案的工藝,通過試驗(yàn)分析比較基爾試棒和產(chǎn)品實(shí)物的實(shí)驗(yàn)檢測數(shù)據(jù),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(diào)質(zhì)工藝。

工藝確定后經(jīng)過小批量生產(chǎn)驗(yàn)證,目前能夠保證17型車鉤產(chǎn)品達(dá)到技術(shù)要求,使17型車鉤產(chǎn)品獲得良好的綜合機(jī)械性能。

[1]張昌騏.《E級鋼制造技術(shù)》.戚墅堰機(jī)車車輛研究所.

[2]樊東黎.王廣生.《熱處理工藝》.機(jī)械工業(yè)出版社.