鐵路貨車關鍵鑄件材料及熱處理技術

王安

中車齊齊哈爾車輛有限公司 黑龍江齊齊哈爾 161000

1 鐵路貨車鑄件材料

1.1 搖枕、側架鑄用鋼

目前，中國和北美（AAR）的墊板和側架鑄鋼的強度等級相對接近，主要采用合金元素如Mn，Cr，Ni，Mo等低碳低合金鋼。墊板和側架的主要鑄鋼件為ZG25MnNi（B級鋼），ZG25MnCrNi（B+級鋼），ZG25MnCrNiMo（C級鑄鋼）等。另一方面，在鑄造設計中，諸如墊板和側框架的新型號將從K2和K4轉移到K5和K6，并且車鉤將是13到16、17，尺寸和壁厚增加。使用高品質的材料。從普通碳鋼到B級鋼，B+級鋼，C級鋼，E級鋼等。新材料為低合金鋼，合金鋼的使用能使鑄件提高抗拉、抗壓和抗疲勞強度，在此基礎上保證了鑄件的質量，并為卡車速度和重載提供了保證[1]。

1.2 車鉤鑄用鋼

隨著墊板和側框架鑄造材料的不斷改進，用于連接器的鑄鋼也經歷了低合金鋼的開發，其具有比普通碳鋼更高的機械性能。中國有三種等級的C級鋼：ZG24SiMnVTi，ZG29MnMoNi，ZG25MnCrNiMo，E鋼等級為ZG25MnCrNiMo。目前，中國的新卡車都配備了E級鋼（ZG25MnCrNiMo）調質態車鉤。

2 熱處理技術

凝固鋼鑄件的微觀結構是鑄態微觀結構，取決于化學成分和凝固結晶過程。一般來說，存在更嚴重的枝晶偏析，非常不均勻的微觀結構，粗粒和魏氏組織。此外，由于鑄鋼結構和壁厚的差異，同一鑄件的不同部件具有不同的微觀結構并產生特定的殘余內應力。需要通過熱處理去除這些問題，以改善鑄鐵的微觀結構和機械性能。

2.1 熱處理技術的發展現狀

中國鐵路貨車支撐架，側架，連接器和其他鑄鋼產品采用先進的機械化生產線，如潮沙和噴砂。與廣泛使用的振動成型機相比，提高了生產效率，大大提高了造型質量。在這個階段，中國的鐵路軌道在核心制造技術就是智能技術、鑄鋼精煉技術、落砂技術、拋丸技術、檢驗檢測技術和管理控制技術，在這些方面都有了進一步的改善和提高。對于鐵路貨車的主要鑄件，墊板和側架是采用常規熱處理工藝的B+級鋼，制作車鉤一般情況下都采用E級鋼，處理技術經常采用淬火和回火。為了保證鑄件經過熱處理后的質量系統性，熱處理過程應該保持連續，并且便于支承架和側框架的連續熱處理工藝[2]。

2.2 搖枕、側架

B級和B+級鋼是標準化熱處理，C級鋼是標準化+回火熱處理。搖枕和側架鋼的平均碳含量（質量分數）為0．25%，屬于亞共析鋼，歸一化或歸一化+回火熱處理后的金屬組織為鐵素體+珠光體。墊板和側框架鋼鑄件的鑄態結構通常具有粗糙的枝晶和偏析。在熱處理期間，奧氏體加熱溫度、加熱時間應該始終保證均勻，以免奧氏晶體粗顆粒化。當使用臺車式熱處理爐時，當使用連續熱處理爐時，保持時間通常為3．5至4．5小時（通常是電阻爐的上限，燃料或燃氣爐的下限）。

在熱處理整個過程中，要依據構件的特點來布置。通常情況下，搖枕和側架都在使用下部位置，所以下部經常受拉伸力。同時，要保證鑄件不變形。當使用懸浮熱處理方法時，應考慮鑄件的懸掛位置和取向，以避免在懸浮狀態下的熱處理期間鑄件的變形。在施加標準化熱量之后，可以使用空氣冷卻來獲得更好的金相組織。

2.3 車鉤

車鉤是一種低合金鑄鋼，具有E級強度等級和ZG25MnCrNiMo材料等級。平均碳含量（質量分數）為0．25%，根據碳含量分類為亞共析鋼。熱處理工藝為淬火+高溫回火，即淬火和回火熱處理，熱處理后的冶金結構為回火索氏體。

在E級鋼凝固過程中，發展的枝晶和較大的合金元素的分離導致在冷卻過程中形成魏氏結構，這加劇了合金元素的不均勻性和微觀結構。在車鉤制造工藝中，通常在熱處理之前進行車鉤預標準化，以在熱處理期間獲得更均勻的化學成分和更細的晶粒結構，并減少熱處理之前焊接修復裂縫的趨勢。

車鉤制作工藝中，回火溫度不能低于550度，也不能高于600度，持續時間控制在3小時以上，采用風冷和水冷的方式冷卻，冷卻程度有硬度決定。由于車鉤性能的特殊要求，鉤表面和車鉤端必須進行表面熱處理[3]。車鉤淬火方式主要有火焰加熱和感應加熱淬火。表面淬火熱處理完成后，為了消除淬火應力，鉤體一般需要在8小時內在低溫下回火，回火溫度為150～250℃。

3 熱處理質量控制要點創新

傳統的質量過程監控僅具有熱處理曲線。連續熱處理控制臺控制模塊可以更精確地捕獲整個熱處理過程的準確性，增加進出窯的時間和進入每個鑄件的水。時間，熱電偶，自動曲線記錄儀，設備等詳細信息根據懸浮循環時間和窯內整個熱處理線的時間，結合曲線異常，一系列詳細說明編譯反轉方法。加強對熱處理參數的控制，包括電流、溫度監控、實時視頻顯示等。采用的方法是監測整個熱處理過程，沒有盲點。

4 結語

目前，所有中國車鉤鉤體和鉤舌都經過連續熱處理線的回火和熱處理。連續熱處理技術，均勻的加熱溫度和冷卻速度解決了鑄件熱彎曲變形的問題，使產品具有優異的機械性能和穩定的金屬結構，有效的改善了實物質量。