本發(fā)明涉及一種材料的鍛造方法，具體涉及一種鐵路車輛高錳鋼心盤磨耗盤的鍛造方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)向架心盤磨耗盤是鐵路車輛轉(zhuǎn)向架上的重要零件，位于車輛上心盤與轉(zhuǎn)向架下心盤之間，外圓直徑一般在300mm以上，壁厚10～15mm,要求耐磨、耐沖擊。其材料目前多采用普通鋼或非金屬材料或鑄造高錳鋼(zgmn13-2)，普通鋼或非金屬材料制造的轉(zhuǎn)向架心盤磨耗盤均不耐用，更換率非常高，應(yīng)用很不方便。
普遍采用的鑄造高錳鋼(zgmn13-2)制造的轉(zhuǎn)向架心盤磨耗盤，耐磨和耐沖擊性能均高于普通鋼和非金屬材料，在國外應(yīng)用率很高。但鑄造高錳鋼心盤磨耗盤在鑄造過程中，由于受鑄造工藝局限性的影響，壁厚較薄，鋼水冷卻快，流動(dòng)性較差，其組織疏松、縮孔、晶粒粗大、組織偏析及網(wǎng)狀微裂紋等鑄造缺陷很難避免，造成鑄造毛坯的廢品率極高，而且高錳鋼的高耐磨及鑄造組織中存在的缺陷，使其切削加工的效率非常低，導(dǎo)致心盤磨耗盤在使用過程中磨損加快、磨損不均勻，降低使用壽命。
為了進(jìn)一步提高高錳鋼心盤磨耗盤的使用壽命，需要對(duì)鑄造高錳鋼鋼錠進(jìn)行鍛造，制備高錳鋼心盤磨耗盤的鍛造毛坯。目前國內(nèi)學(xué)者在鑄造高錳鋼的鍛造方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究工作，工程技術(shù)人員也在生產(chǎn)中獲得鍛造高錳鋼鍛材，但是對(duì)鑄造高錳鋼鋼錠中硫、磷雜質(zhì)的含量控制太嚴(yán)格，使鑄造高錳鋼鋼錠成本上升，也使鍛造高錳鋼在生產(chǎn)中沒有得到廣泛應(yīng)用。
目前公開的所有關(guān)于鍛造高錳鋼的工藝專利中，都對(duì)高錳鋼鑄錠硫、磷的含量進(jìn)行了限定，要求其含量都不超過0.01％，如果超過，根本無法鍛造。并認(rèn)為鑄態(tài)高錳鋼中的磷和硫的量超過0.01％，磷、硫和氧等雜質(zhì)元素在奧氏體晶界偏析，并與錳形成低熔點(diǎn)的化合物甚至共晶物，從而使高錳鋼在高溫鍛造過程中的晶界過早熔化，其熱塑性急劇下降。眾所周知，磷、硫在鋼錠鑄造過程中，都是有害元素，降低鋼中磷的含量較困難，降低硫的含量相對(duì)較容易，只要保證磷、硫的含量不影響鑄造高錳鋼錠的鍛造性能即可。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使心盤磨耗盤的機(jī)械性能、使用壽命及產(chǎn)品的成品率得到大幅度提高的高錳鋼心盤磨耗盤及其鍛造方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的鍛造方法如下：
1)首先，采用電爐經(jīng)對(duì)高錳鋼進(jìn)行脫氧、脫硫、去氣、細(xì)化晶粒制得高錳鋼鑄錠，制備過程中控制高錳鋼中的磷、硫的質(zhì)量含量小于s<0.03％,p<0.04％，外加小于高錳鋼質(zhì)量0.5％的釩、鈦、鈣、鋁、鈰、硼和稀土變質(zhì)劑；
2)其次，將高錳鋼鑄錠加熱到1040-1070℃，保溫3～5小時(shí)，進(jìn)行固溶處理；
3)然后，以＜250℃/h的加熱速率自室溫加熱至800℃后隨爐加熱直至1170℃～1200℃，至1150～950℃進(jìn)行鍛造，鍛造完成后進(jìn)行水韌熱處理，制得含單一奧氏體的鍛造高錳鋼坯料；
4)采用自由鍛、模鍛的方法進(jìn)行心盤磨耗盤毛坯鍛造成型。
所述的高錳鋼的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：c：1.00～1.35％、mn：11.00～14.00％、si<0.60％、s<0.03％、p<0.04％，余量為fe。
按以上鍛造方法制成的鐵路車輛高錳鋼心盤磨耗盤，常規(guī)力學(xué)性能為：σb≥950mpa、σs≥350mpa、δ5≥40％、ψ≥35％、aku2≥260j/cm2；晶粒度達(dá)到5級(jí)以上。
本發(fā)明在高錳鋼中加入釩、鈦、鈣、鋁、鈰、硼和稀土變質(zhì)劑，在適當(dāng)放寬磷和硫含量后，使高錳鋼熱塑性得到了明顯改善，采用本發(fā)明的方法鍛造的高錳鋼心盤磨耗盤，具有高耐磨、高強(qiáng)度、高韌性的綜合性能。其機(jī)加工性能遠(yuǎn)高于鑄造高錳鋼心盤磨耗盤，成品率高。鍛造高錳鋼心盤磨耗盤綜合性能優(yōu)越，且成本低，使用壽命長(zhǎng)。
本發(fā)明采用自由鍛、模鍛的方法進(jìn)行心盤磨耗盤毛坯鍛造成型后直接進(jìn)行熱處理，防止重新加熱過程中晶?？焖匍L(zhǎng)大，降低鍛造心盤磨耗盤的綜合機(jī)械性能。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：首先采用電爐經(jīng)對(duì)高錳鋼進(jìn)行脫氧、脫硫、去氣、細(xì)化晶粒制得300千克的高錳鋼鑄錠，外加小于高錳鋼質(zhì)量0.5％的釩、鈦、鈣、鋁、鈰、硼和稀土變質(zhì)劑；化學(xué)成分為：c：1.21、mn：13.24、si：0.58、s：0.029、p：0.035，其余為fe。將鋼錠加熱到1050℃，保溫5小時(shí)，進(jìn)行固溶處理。然后以＜250℃/h的加熱速率自室溫加熱至800℃后隨爐加熱直至1180℃，進(jìn)行自由鍛開坯，模鍛成型，鍛造比為3，其始鍛溫度為1150℃，終鍛溫度為950℃。鍛造完成后立即進(jìn)行水韌熱處理，最后進(jìn)行機(jī)械加工成心盤磨耗盤成品。制備得到的心盤磨耗盤機(jī)械性能為σb＝970mpa、σs＝380mpa、δ5＝43％、ψ＝38％、aku2＝280j/cm2；晶粒度為5級(jí)至6級(jí)，比鑄造的高錳鋼心盤壽命提高2.4倍。
實(shí)施例2：首先采用電爐經(jīng)對(duì)高錳鋼進(jìn)行脫氧、脫硫、去氣、細(xì)化晶粒制得500千克的高錳鋼鑄錠，外加小于高錳鋼質(zhì)量0.5％的釩、鈦、鈣、鋁、鈰、硼和稀土變質(zhì)劑；，化學(xué)成分為：c：1.10、mn：11.80、si：0.42、s：0.02、p：0.031，其余為fe。將鋼錠加熱到1060℃，進(jìn)行固溶處理。然后以＜250℃/h的加熱速率自室溫加熱至800℃后隨爐加熱直至1200℃，進(jìn)行自由鍛開坯，模鍛成型，鍛造比為5，其始鍛溫度為1150℃，終鍛溫度為950℃。然后立即進(jìn)行水韌處理，最后進(jìn)行機(jī)械加工成心盤磨耗盤成品。制備得到的心盤磨耗盤機(jī)械性能為σb＝990mpa、σs＝390mpa、δ5＝44％、ψ＝39％、aku2＝275j/cm2；晶粒度為5級(jí)，比鑄造高錳鋼心盤壽命提高2.1倍。
本發(fā)明針對(duì)普通鋼或非金屬制造的心盤磨耗盤不耐用、更換率高的問題，以及鑄造高錳鋼心盤磨耗盤存在的缺陷多、難加工、廢品率高、成本高等問題，改用鍛造高錳鋼心盤磨耗盤。
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有鍛造高錳鋼心盤磨耗盤的化學(xué)成分及生產(chǎn)過程中存在的弊端，提出將化學(xué)成分改進(jìn)的鑄造高錳鋼鋼錠進(jìn)行加熱、鍛造成型和直接熱處理后，經(jīng)過機(jī)械加工，加工成心盤磨耗盤的工藝方法。由于這種方法使鑄造高錳鋼鋼錠更容易制備，并通過鍛造消除鑄造缺陷，從而使心盤磨耗盤的機(jī)械性能、使用壽命及產(chǎn)品的成品率得到大幅度的提高。