專利名稱：高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧復(fù)合熱處理技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料熱處理，尤其是高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧的制備方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)懸吊板彈簧是我國(guó)350公里/小時(shí)以上高速機(jī)車轉(zhuǎn)向架的關(guān)鍵部件。板彈簧在高速機(jī)車運(yùn)行時(shí)，要經(jīng)受橫向與垂向兩個(gè)方向的交變載荷，疲勞性能是板彈簧最關(guān)鍵的力學(xué)性能。板彈簧本身的疲勞壽命與裝配、加工等有密切關(guān)系，其中通過(guò)熱處理技術(shù)保證板彈簧的疲勞性能是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。熱處理技術(shù)不合理，將極大降低板彈簧疲勞性能。對(duì)于電機(jī)懸吊板彈簧的熱處理技術(shù)，在國(guó)外屬于關(guān)鍵核心技木，嚴(yán)格進(jìn)行技術(shù)保密。本專利通過(guò)大量試驗(yàn)獲得采用淬火+中溫回火+多元共滲的復(fù)合熱處理技術(shù)保證電機(jī)懸吊板彈簧材料的疲勞性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供用于高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧ー種新型的復(fù)合熱處理工藝及相應(yīng)的檢驗(yàn)方法，使之能具有疲勞性能與防腐蝕性能高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的手段實(shí)現(xiàn)的。ー種高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧復(fù)合熱處理技術(shù)，包含如下的エ藝步驟包含如下的エ藝步驟1)材料按質(zhì)量百分比c 0. 46-0. 50% ；Si 0. 27-0. 37% ；Mn :0. 6-0. 8% ；P < O. 015% ；S < 0. 015% ；Cr :0. 90-1. 10% ；
V 0. 10-0. 16% ;經(jīng)電弧爐冶煉與軋制后得到厚度不小于22臟，寬度不小于80mm坯材；所得坯材經(jīng)變截面軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制溫度1150-1200°C ;終軋溫度1050°C ；2)在采用淬火+回火+多元共滲處理板彈簧。淬火加熱エ藝加熱溫度870°C ±5°C冷卻介質(zhì)使用溫度10-100°C?；鼗饻囟?70-480°C。多元共滲加熱エ藝加熱溫度460_480°C，加熱時(shí)間1.5-2. O小時(shí)，氨氣用量O. 3m3/h，添加劑(C、S、O元素)混合用量O. 2m3/h。并提出了檢驗(yàn)電機(jī)懸吊板彈簧復(fù)合熱處理后檢測(cè)方法。本發(fā)明技術(shù)制造的產(chǎn)品與國(guó)外同類板彈簧產(chǎn)品相比，彎曲疲勞性能提高20%，達(dá)到900-1000MPa ;表面硬度HV0. 05提高80%，達(dá)到HVQ.Q5800-700 ;耐中性鹽霧腐蝕性能提高20倍，達(dá)到經(jīng)過(guò)168小時(shí)鹽霧試驗(yàn)保持7級(jí)。


如下圖I板彈簧淬火+回火后500倍金相組織圖。圖2板彈簧經(jīng)過(guò)淬火+回火+多元共滲復(fù)合熱處理后500倍金相組織圖。圖3多余共滲エ藝實(shí)施的設(shè)備及控制原理圖。
具體實(shí)施例方式エ藝步驟I)材料按質(zhì)量百分比C 0. 46-0. 50 % ；Si :0. 27-0. 37 % ；Mn :0. 6-0. 8 % ；P <0.015%；S <0.015%；Cr :0. 90-1. 10%；V :0. 10-0. 16%;經(jīng)電弧爐冶煉后得到厚度不小于22mm，寬度不小于80mm坯材；所得坯材經(jīng)變截面軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制溫度1150-1200°C ；終軋溫度-1050°C。2)在采用淬火+回火+多元共滲處理板彈簧。淬火加熱エ藝加熱溫度8700C ±5°C冷卻介質(zhì)使用溫度10-100°C?；鼗饻囟?70_480で。多元共滲加熱エ藝加熱溫度:460-480°C，加熱時(shí)間:1. 5-2. O小時(shí)，氨氣用量0. 3m3/h ;添加剤用量0. 2m3/h。實(shí)施例I.淬火加熱與冷卻エ藝淬火加熱エ藝
加熱溫度870°C ±5°C;保溫時(shí)間裝爐量10件及以下60min ;冷卻介質(zhì)與冷卻設(shè)備冷卻設(shè)備必須配有攪拌或循環(huán)冷卻裝置，冷卻介質(zhì)溫度范圍不超過(guò)表I規(guī)定。表I冷卻介質(zhì)溫度范圍
淬火冷卻設(shè)備冷卻介質(zhì)使用溫度で 備注 有機(jī)溶液槽 .10-40_ エ件垂直入槽
油槽I= 10-100I=エ件垂直入槽可采用油冷或有機(jī)淬火介質(zhì)冷卻，采用251淬火介質(zhì)(全稱為“聚合物水溶性淬火介質(zhì)”型號(hào)AQUA-QUENCH 251 ;成分主要是聚烷撐こニ醇類高分子化合物，內(nèi)部加入防銹、防腐蝕的添加剤。生產(chǎn)公司好富頓(上海)高級(jí)エ業(yè)介質(zhì)有限公司。濃度為15% ;濃度應(yīng)該每周采用折光儀測(cè)定。冷卻槽安裝攪拌裝置。淬火后采用里氏硬度計(jì)直接測(cè)定板彈簧的硬度，要求硬度不低于55HRC。如果采用真加熱可以采用油冷或氣冷；必須保證淬火后硬度不低于56HRC ；2.回火エ藝回火溫度470-480°C，回火時(shí)間裝爐量10件及以下60min ; 10-20件70min，回火冷卻空冷?；鼗鸷蟛捎美锸嫌捕扔?jì)直接測(cè)定板彈簧的硬度，要求硬度范圍44-46HRC。淬火+回火后的組織應(yīng)該是典型的回火屈氏體組織，典型金相組織照片見(jiàn)圖I。3.多元共滲處理采用井式電阻密封型加熱爐或箱式電阻密封型加熱爐；爐膛尺寸不宣過(guò)大，對(duì)于井式多元共滲爐有效空間Φ500πιπιΧ800mm。采用加熱爐必須配有風(fēng)扇進(jìn)行攪拌。滲入元素有N、C、S、O ;其中N由氨氣分解提供；其余元素含在液體介質(zhì)中，放入多元供滲氣體發(fā)生裝置(19)內(nèi)，采用ZL95241793.6專利技術(shù)，將多種元素混合的液體原料變成氣體原料，在進(jìn)入該裝置空氣的作用下，通過(guò)進(jìn)氣管道進(jìn)入爐內(nèi)。加熱溫度470 0C ;加熱時(shí)間2. O小時(shí)；氨氣用量0. 3m3/h ;添加剤C用量O. 2m3/ho加入隨爐樣品3件尺寸IOX 10X 5mm ;冷卻空冷，作為檢驗(yàn)金相組織樣品。多元共滲エ藝實(shí)施的設(shè)備及控制原理見(jiàn)圖3。主要由多元共滲熱處理爐、電氣控制柜5、計(jì)算機(jī)控制柜6、添加劑控制柜7、氣體控制柜8、氣瓶9、多元共滲氣體裝置19等幾部分組成，其中由智能溫度儀表11、固態(tài)繼電器
12、熱電偶21控制多元共滲爐的加熱和保溫，多元共滲爐上配有攪拌風(fēng)機(jī)I、排氣管3、安全閥4、爐蓋閥20、進(jìn)氣管22等組成。智能溫度儀表11與計(jì)算機(jī)14連接實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，控制過(guò)程可以顯示在顯示器13上。氨氣由氣瓶9提供，通過(guò)智能氣體儀表15和調(diào)節(jié)閥16控制其流量。添加劑氣體由氣泵10通過(guò)智能氣體儀表17和調(diào)節(jié)閥18控制，C、S、0等元素由多元共滲氣體裝置19提供。智能氣體儀表15、智能氣體儀表17分別于計(jì)算機(jī)主機(jī)14連接，實(shí)現(xiàn)程序控制。參見(jiàn)圖3。多元共滲處理的溫度智能化控制是這樣實(shí)現(xiàn)的針對(duì)板彈簧エ件，利用數(shù)學(xué)模型按照要求的溫度與時(shí)間，輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)溫度熱電偶21，將加熱爐測(cè)定的實(shí)際溫度采集到數(shù)據(jù)采集模塊中，得到某ー時(shí)間具體的溫度數(shù)值。這些數(shù)值分別通過(guò)儀表、A/D、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器14將實(shí)際測(cè)定的溫度數(shù)據(jù)反饋給エ業(yè)計(jì)算機(jī)16，通過(guò)建立好的數(shù)學(xué)模型中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，并判斷是否達(dá)到エ藝中規(guī)定要求。如果加熱爐內(nèi)的實(shí)際溫度低于エ藝規(guī)定的值，則計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件，將信號(hào)輸送給固態(tài)繼電器，是固態(tài)繼電器處于接通狀態(tài)，延長(zhǎng)供電時(shí)間，提供更多的能量實(shí)現(xiàn)溫度的上升。如果溫度高于規(guī)定的值，則計(jì)算機(jī)通過(guò)軟件將信號(hào)輸送固態(tài)繼電器，使固態(tài)繼電器處于關(guān)閉狀態(tài)，將切斷電源向加熱爐供電，通過(guò)爐體向外散熱，使加熱室溫度下降，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。
多元共滲處理后采用里氏硬度計(jì)直接測(cè)定板彈簧的硬度，要求硬度處于44-46HRC。同時(shí)檢驗(yàn)樣品的金相組織，要求化合物層控制在3-5微米。采用顯微硬度方法測(cè)定硬度分布曲線。經(jīng)過(guò)淬火+回火+多元共滲復(fù)合熱處理后金相照片見(jiàn)圖2。
權(quán)利要求
1.高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧復(fù)合熱處理技術(shù)，包含如下的エ藝步驟1)材料按質(zhì)量百分比C0. 46-0. 50 ；Si :0. 27-0. 37 ；Mn :0. 6-0. 8 ；P < O. 015 ；S < 0. 015 ；Cr 0. 90-1. 10 ；V :0. 10-0. 16 ;經(jīng)電弧爐冶煉與軋制后得到不小于22mm，寬度不小于80mm坯材；所得坯材再經(jīng)變截面軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制溫度1150-1200°C ;終軋溫度1050 0C ； 2)采用火+回火+多元共滲處理板彈簧，淬火加熱エ藝加熱溫度870°C±5°C冷卻介質(zhì)使用溫度10-100°C ;回火溫度470-480°C ;多元共滲エ藝加熱溫度460-480°C，加熱時(shí)間1. 5-2. O小時(shí)，氨氣用量0. 3mVh ;添加剤用量0. 2mVh0
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧復(fù)合熱處理技術(shù)，其特征在于所述在460-480°C低溫下多元共滲エ藝添加N、C、S、O元素，以獲得3_5微米化合物層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧復(fù)合熱處理技術(shù)，包含如下的工藝步驟1)材料按質(zhì)量百分比C0.46-0.50％；Si0.27-0.37％；Mn0.6-0.8％；P＜0.015％；S＜0.015％；Cr0.90-1.10％；V0.10-0.16％；經(jīng)電弧爐冶煉后得到厚度不小于22mm，寬度不小于80mm坯材；所得坯材經(jīng)變截面軋機(jī)進(jìn)行軋制，軋制溫度1150-1200℃；終軋溫度1050℃；2)采用淬火+回火+多元共滲處理板彈簧。并提供了板彈簧經(jīng)過(guò)復(fù)合熱處理后保證性能的檢驗(yàn)方法。本發(fā)明方法得到的高速機(jī)車電機(jī)懸吊板彈簧，彎曲疲勞性能比國(guó)外同類產(chǎn)品提高20％，表面硬度提高80％；防腐蝕性能提高20倍。
文檔編號(hào)C21D9/02GK102676779SQ20121011237
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者周殿買, 崔國(guó)棟, 楊川, 梁樹林, 歐祖孝, 謝昌偉, 高國(guó)慶 申請(qǐng)人:成都雙龍汽車配件制造有限公司, 西南交通大學(xué), 重慶市渝電汽車彈簧有限公司, 長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司