铁路货车部件铸造材料热处理工艺研究
铁路货车部件铸造材料热处理工艺研究
一、铁路货车铸件材料
（一）摇枕、侧架铸用钢。目前，中国和北美（AAR）摇枕、侧架用铸钢材质强度等级比
较接近，主要采用通过加入 Mn、Cr、Ni、
Mo 等元素进行合金化的低碳低合金钢为主。我国摇枕、侧架用铸钢主要牌号为：
ZG25MnNi（B级钢）、ZG25MnCrNi（B+级钢）、ZG25MnCrNiMo（C级铸钢）等。
一方面在铸件的设计上，采用新的型号，如摇枕、侧架由转 K2、K4 型到转 K5、K6 型，
车钩由 13 号到 16、17 号，增加了尺寸和壁厚，并使用高牌号材料：由普碳钢到 B级钢，再到
B+级钢、C级钢、E级钢等，新材料为低合金钢，可提高铸件的强度和抗疲劳性能；另一方面
不断采用新的铸造技术，提高了铸件的质量，为货车的高速、重载提供保障。
（二）车钩铸用钢。在摇枕、侧架铸造材料的不断进步过程中，车钩用铸钢也经历了从普
通碳素钢向力学性能更高的低合金钢的发展历程。我国采用的 C级钢有
ZG24SiMnVTi、ZG29MnMoNi 和ZG25MnCrNiMo 共3个牌号，采用的 E级钢牌号为
ZG25MnCrNiMo。目前，我国新造货车装用的均为 E级钢（ZG25MnCrNiMo）调质态车钩。
二、铁路货车部件铸造材料热处理技术
（一）热处理技术的发展现状。我国铁路货车摇枕、侧架、车钩等铸钢件采用了潮模砂抛
砂造型等机械化程度较高的生产线，与原来广泛采用的震动造型机相比提高了生产效率，造型
质量大幅度提高。现阶段，我国的铁路货车的制芯技术、智能下芯技术、精炼技术、落砂、抛
丸强化处理、铸件检测、铸造技术管理等制造与管理方面都拥有了长足的进步。对于铁路货车
关键铸件，摇枕、侧架为 B+级钢，采用正火热处理工艺，车钩为 E级钢，采用调质热处理工
艺。为了提高铸件热处理质量的一致性，车钩改进为连续式热处理工艺，摇枕、侧架也已推广
使用连续式热处理工艺。
（二）热处理技术的优势。铸钢件经过高温冷却凝固后得到的组织为铸态组织，这取决于
化学成分和凝固结晶过程，一般存在较严重的枝晶偏析，组织极不均匀，以及晶粒粗大和魏氏
组织等问题，性能较差。
（三）摇枕、侧架热处理技术。对于摇枕，B级钢、B+级钢部分采用正火热处理技术，C
“级钢部分采用 正火+ ”回火 热处理技术。摇枕、侧架的钢种平均含碳量（质量分数）为 0.25%，
“属于亚共析钢，正火或 正火+ ” “回火 热处理后的金相组织为 铁素体+ ” 珠光体 。 摇枕、侧架铸钢
件的铸态组织中，常有粗大枝晶及偏析。热处理时，奥氏体化加热保温温度和时间应尽量使其
成分均匀，并防止奥氏体晶粒粗化。 奥氏体化保温温度一般为 890～910℃，采用台车式热处
理炉时，保温时间一般为 3.5～4.5h ，若采用连续式热处理炉，则保温时间需适当调整。 热处
理时，必须根据其结构特点合理摆放。摇枕、侧架工作位置的下部通常处于拉应力状态，装炉
时应保证该部位具有良好的透热和透冷条件，以保证该部位获得良好的金相组织和力学性能。
（四）车钩热处理技术。车钩的钢种属于低合金铸钢，强度等级为 E级钢，材质牌号为
ZG25MnCrNiMo。平均含碳量（质量分数）为 0.25%，按含碳量进行划分属于亚共析钢。热处
理工艺为淬火+高温回火。由于 E级钢在凝固过程中产生发达的树枝晶和较大的合金元素偏
析，在冷却过程中形成粗大的魏氏组织，这些都加剧了合金元素和金相组织的不均匀性。车钩
制造过程中，为了在调质热处理时获得化学成分更加均匀、晶粒更加细小的组织，并且为减少
热处理前产生焊修裂纹的趋势，通常在调质热处理前，对车钩进行一次预正火处理。
淬火温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组
织，车钩淬火温度一般在 880～910℃，保温时间一般在 2～3h ，淬火介质为水。 车钩采用高温
回火，根据硬度要求回火温度一般选择在550～600℃，保温时间一般在 3～4h，冷却方式为风
冷或水冷。由于对车钩使用性能的特殊要求，车钩的钩尾及尾销孔部位需要进行表面热处理，
车钩表面热处理方式为火焰加热表面淬火和中频感应加热表面淬火。表面淬火热处理完成后，
钩体一般应在 8h 内进行低温回火以消除淬火应力，回火温度为 150～250℃。
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铁路货车部件铸造材料热处理工艺研究 一、铁路货车铸件材料 （一）摇枕、侧架铸用钢。目前，中国和北美（AAR）摇枕、侧架用铸钢材质强度等级比较接近，主要采用通过加入Mn、Cr、Ni、 Mo等元素进行合金化的低碳低合金钢为主。我国摇枕、侧架用铸钢主要牌号为：ZG25MnNi（B级钢）、ZG25MnCrNi（B+级钢）、ZG25MnCrNiMo（C级铸钢）等。 一方面在铸件的设计上，采用新的型号，如摇枕、侧架由转K2、K4型到转K5、K6型，车钩由13号到16、17号，增加了尺寸和壁厚，并使用高牌号材料：由普碳钢到B级钢，再到B+级钢、C级钢、E级钢等，新材料为低合金钢，可提高铸件的强度和抗...
作者：闻远设计
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