K2支撐座鍛件熱處理試驗

南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 （江蘇常州 213011） 楊明華 王育權

K2支撐座是貨運列車轉K2型轉向架上重要受力零件，隨著鐵路運輸高速、重載要求，原有鑄造支撐座的抗拉強度、屈服強度、伸長率、低溫沖擊吸收能量已經不能滿足要求，支撐座鑄件本身存在的氣孔、縮松、夾雜、偏析等，對高速貨運列車安全運行構成威脅。基于鍛造成形產品綜合力學性能優良的特點，原鐵道部提出了采用鍛造工藝成形K2支撐座。K2支撐座的關鍵性能是其低溫沖擊性能，我們對其熱處理進行試驗研究。

1.K2支撐座技術要求

（1）原材料要求 K 2支撐座的材料為Q235-D，化學成分和力學性能應符合表1和表2的規定。

表1 Q235-D化學成分（質量分數） （%）

表2 Q235-D力學性能

（2）鍛件力學性能要求 K2支撐座鍛件經正火熱處理后的力學性能應符合表3的規定。低溫沖擊試驗評定標準指3個試樣的平均值，但單個試樣的沖擊值不得低于表3規定值的75%。

表3 K2支撐座力學性能

2.試驗過程

根據K2支撐座技術條件的規定，鍛件需要經過正火處理，以消除鍛件內應力，而且對正火后的鍛件的力學性能和晶粒度要求不低于5級。試驗中5批K2支撐座正火前后晶粒度并沒有得到應有的提高，反而下降，正火前后晶粒度對比如圖1所示。

圖1 正火前后晶粒度對比

K2支撐座正火后的金相組織為鐵素體+少量珠光體，少量鐵素體呈條索狀，如圖2所示（晶粒度為7級）。正火不但沒有提高K2支撐座的晶粒度，反而使晶粒度有所降低，是影響K2支撐座沖擊性能的主要原因。

圖2 正火后經普通冷卻的金相組織

在確定了正火環節是影響K2支撐座力學性能的主要因素之后，經過分析，可能影響正火效果的主要因素有設備和工藝，如圖3所示。

圖3 影響K2支撐座正火效果的因素

經排除法逐一排除，發現在普通冷卻狀態下K2支撐座鍛件的低溫沖擊性能不理想，從而得知冷卻不足是影響K2支撐座正火效果的主要原因。為了達到K2支撐座鍛件低溫沖擊性能，試驗時將連體鍛件和分體鍛件正火處理后進行強制風冷。

K2支撐座左右連體鍛件和其鋸切后分體鍛件如圖4、圖5所示，圖中箭頭方向為壓縮空氣風向。K2支撐座左右連體鍛件和分體鍛件熱處理工藝如圖6、圖7所示，正火分別在900℃保溫2.5h和2h，然后再強制風冷。

圖4 K2支撐座左右連體鍛件示意

圖5 K2支撐座鋸切后分體鍛件示意

圖6 K2支撐座左右連體鍛件熱處理工藝

圖7 K2支撐座分體鍛件熱處理工藝

K2支撐座正火后強制風冷的金相組織為鐵素體+少量珠光體，如圖8所示（晶粒度為8級）。

圖8 正火后強制風冷的金相組織

熱處理檢查每一批抽取一件進行力學性能檢驗。力學性能試驗不合格時，允許取兩倍數量的試樣進行復試，復試結果有一個試樣不合格，則判定該批產品為不合格。力學性能試驗不合格時，允許重復熱處理，但熱處理次數不得超過3次。試驗所測得的K2支撐座連體鍛件和分體鍛件熱處理后的力學性能見表4、表5。由表中數據可知，K2支撐座正火后強制風冷，其力學性能都高于要求，而且K2支撐座分體鍛件的抗拉強度、屈服強度、伸長率和低溫沖擊吸收能量均比連體鍛件高。

表4 K2支撐座連體鍛件的力學性能

表5 K2支撐座分體鍛件的力學性能

3.結語

K2支撐座正火后強制風冷，可以提高其力學性能，明顯提高其低溫沖擊性能，使得支撐座的正火更為有效，性能穩定可靠。 （20131104）