K2支撐座鍛件熱處理試驗(yàn)

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

K2支撐座是貨運(yùn)列車轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架上重要受力零件，隨著鐵路運(yùn)輸高速、重載要求，原有鑄造支撐座的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、低溫沖擊吸收能量已經(jīng)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(duì)高速貨運(yùn)列車安全運(yùn)行構(gòu)成威脅?；阱懺斐尚萎a(chǎn)品綜合力學(xué)性能優(yōu)良的特點(diǎn)，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(guān)鍵性能是其低溫沖擊性能，我們對(duì)其熱處理進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1.K2支撐座技術(shù)要求

（1）原材料要求 K 2支撐座的材料為Q235-D，化學(xué)成分和力學(xué)性能應(yīng)符合表1和表2的規(guī)定。

表1 Q235-D化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 Q235-D力學(xué)性能

（2）鍛件力學(xué)性能要求 K2支撐座鍛件經(jīng)正火熱處理后的力學(xué)性能應(yīng)符合表3的規(guī)定。低溫沖擊試驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)指3個(gè)試樣的平均值，但單個(gè)試樣的沖擊值不得低于表3規(guī)定值的75%。

表3 K2支撐座力學(xué)性能

2.試驗(yàn)過程

根據(jù)K2支撐座技術(shù)條件的規(guī)定，鍛件需要經(jīng)過正火處理，以消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，而且對(duì)正火后的鍛件的力學(xué)性能和晶粒度要求不低于5級(jí)。試驗(yàn)中5批K2支撐座正火前后晶粒度并沒有得到應(yīng)有的提高，反而下降，正火前后晶粒度對(duì)比如圖1所示。

圖1 正火前后晶粒度對(duì)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(jí)）。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(jīng)普通冷卻的金相組織

在確定了正火環(huán)節(jié)是影響K2支撐座力學(xué)性能的主要因素之后，經(jīng)過分析，可能影響正火效果的主要因素有設(shè)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(jīng)排除法逐一排除，發(fā)現(xiàn)在普通冷卻狀態(tài)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(dá)到K2支撐座鍛件低溫沖擊性能，試驗(yàn)時(shí)將連體鍛件和分體鍛件正火處理后進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)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?yàn)閴嚎s空氣風(fēng)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(qiáng)制風(fēng)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(qiáng)制風(fēng)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(jí)）。

圖8 正火后強(qiáng)制風(fēng)冷的金相組織

熱處理檢查每一批抽取一件進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。力學(xué)性能試驗(yàn)不合格時(shí)，允許取兩倍數(shù)量的試樣進(jìn)行復(fù)試，復(fù)試結(jié)果有一個(gè)試樣不合格，則判定該批產(chǎn)品為不合格。力學(xué)性能試驗(yàn)不合格時(shí)，允許重復(fù)熱處理，但熱處理次數(shù)不得超過3次。試驗(yàn)所測(cè)得的K2支撐座連體鍛件和分體鍛件熱處理后的力學(xué)性能見表4、表5。由表中數(shù)據(jù)可知，K2支撐座正火后強(qiáng)制風(fēng)冷，其力學(xué)性能都高于要求，而且K2支撐座分體鍛件的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)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(xué)性能

表5 K2支撐座分體鍛件的力學(xué)性能

3.結(jié)語

K2支撐座正火后強(qiáng)制風(fēng)冷，可以提高其力學(xué)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(wěn)定可靠。 （20131104）