高速列車是各工業(yè)國(guó)表征自己科技水平及鐵路運(yùn)輸發(fā)展程度的重要標(biāo)志。法國(guó)高速電氣列車2007年4月3日在行駛試驗(yàn)中時(shí)速達(dá)到574.8公里,打破了1990年前由該國(guó)高速電氣機(jī)車創(chuàng)下的時(shí)速515.3公里的有軌鐵路行駛速度世界紀(jì)錄[1]。我國(guó)鐵路經(jīng)六次大提速后,主要干線列車時(shí)速已達(dá)200公里以上水平[2]。從而,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了較好的運(yùn)輸保障。隨著列車運(yùn)行速度的提高,對(duì)鐵道和列車的性能均提出了更高更嚴(yán)的要求。列車的車軸是其行走部分的重要零件,它的質(zhì)量好壞不僅決定了列車可以運(yùn)行的速度,還直接影響到列車運(yùn)輸?shù)陌踩?guó)內(nèi)普通列車的車軸通常用40鋼或50鋼制造[3]。但是,碳素結(jié)構(gòu)鋼淬透性差[4],而車軸尺寸及截面尺寸均較大,通常只能是正火處理以得到較細(xì)片狀珠光體組織后再加工成車軸,故其綜合力學(xué)性能較低而難以滿足高速列車對(duì)車軸性能的要求。為了解決此問(wèn)題,考慮到車軸軸重、失效原因、應(yīng)力分布特點(diǎn)和狀態(tài)、斷裂韌度及熱處理工藝等諸多因素,中國(guó)鐵科院和中國(guó)鐵路物資成都分公司提出了對(duì)車軸材料的選用和性能的要求[5],即選用35CrMo鋼熱軋成超厚壁無(wú)縫鋼管作為材料來(lái)制造高速列車的車軸。攀成鋼成都無(wú)縫鋼管廠經(jīng)過(guò)分析、研究、試驗(yàn)和試軋,生產(chǎn)出了一批能滿足技術(shù)要求的Φ215×72.5mm的35CrMo鋼超厚壁無(wú)縫鋼管供給了制造該零部件的廠家用。本論文在介紹了當(dāng)前各工業(yè)國(guó)家高速列車車軸用材料的發(fā)展概況之后,分析了高速列車車軸運(yùn)行時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和分布,軸重的影響、安全儲(chǔ)備(沖擊韌度及斷裂韌度)和失效原因等。繼而,介紹了35CrMo鋼的合金化原理、相關(guān)的物理常數(shù)、斷裂韌度范圍及其熱處理特點(diǎn)。隨后,重點(diǎn)進(jìn)行了如下兩方面的分析、研究及試驗(yàn)工作。一、仔細(xì)地了解并分析了規(guī)格為Φ215×72.5mm的35CrMo鋼超厚壁無(wú)縫鋼管的冶金過(guò)程,特別是熱軋工藝試驗(yàn)過(guò)程及其軋制生產(chǎn)過(guò)程。解剖并分析了該種無(wú)縫鋼管的冶金質(zhì)量,指出了其偏心度較大的不足,產(chǎn)生原因及改進(jìn)措施。二、對(duì)35CrMo鋼熱處理工藝制度進(jìn)行了分析和試驗(yàn)后用于指導(dǎo)了車軸的熱處理生產(chǎn)。首先在實(shí)驗(yàn)室用試樣進(jìn)行了淬、回火工藝試驗(yàn)。對(duì)樣品進(jìn)行了金相分析、力學(xué)性能、SEM和TEM分析和試驗(yàn)后,確定了能滿足使用技術(shù)指標(biāo)并具有良好的斷裂韌度和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能的****調(diào)質(zhì)熱處理工藝參數(shù)。隨后,在重慶大江機(jī)械制造廠對(duì)車軸進(jìn)行了調(diào)質(zhì)熱處理。在實(shí)際處理車軸時(shí),因經(jīng)粗加工后的車軸仍舊有截面尺寸厚、重量大和孔徑較小等特點(diǎn),采用125kw較深的非標(biāo)準(zhǔn)井式電阻爐對(duì)其進(jìn)行淬火加熱后,選擇冷卻能力較油強(qiáng)并可調(diào)整淬火烈度的聚合物水溶性淬火介質(zhì)冷卻淬火[6]。從而,有效地防止了油淬火初時(shí)沖火,沖油、易失火及惡化車間工作環(huán)境等毛病。另外,還克服了因油的冷卻能力不足,使厚壁管中部偏內(nèi)側(cè)處易形成上貝氏體及其它非馬氏體組織而嚴(yán)重惡化車軸的力學(xué)性能。為此,采用聚合物水溶液冷卻介質(zhì)在工廠進(jìn)行了實(shí)際熱處理生產(chǎn)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)850℃±10℃加熱2.5小時(shí)后淬入13.5%濃度的聚合物水溶液內(nèi)淬火,再575℃±10℃3 .5小時(shí)回火使這種由Φ215×72.5mm的35CrMo鋼超厚壁無(wú)縫鋼管制造的高速列車空心車軸的質(zhì)量達(dá)到了規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。****,通過(guò)前述工作的總結(jié),作者對(duì)35CrMo鋼的冶煉方式、超厚壁管的軋制工藝及設(shè)備和熱處理工藝與設(shè)備等作出了結(jié)論并提出了一些改進(jìn)建議。