本發明涉及鋼的熱處理技術領域，尤其涉及一種利用鍛造余熱進行預先完全退火的鐵路車輛車軸熱處理工藝。
背景技術：
目前國內鐵路車輛車軸鋼制造廠一般根據車軸軸型、尺寸來選擇鋼坯進行鍛造，車軸鍛造后一般在空氣中冷卻。中國行業標準TB/T2945-1999《鐵道車輛用LZ50鋼車軸及鋼坯技術條件》規定：車軸鍛造后應冷卻到500℃以下，方可進行下一步熱處理。目前中碳或中碳低合金鋼車軸常用的熱處理工藝為兩次正火和一次回火。
車軸在鍛造時由于壓縮比小、局部壓縮比更小、表面與內部變形不均勻、在部分再結晶區有變形等原因鍛坯上往往有混晶現象，局部有粗大的晶粒。這種粗大的晶粒具有組織遺傳性，經過常用的兩次正火和一次回火熱處理工藝也難以消除。車軸熱處理后常出現顯微組織很不均勻現象、即混晶現象，有時按GB/T6394或ASTM E112標準檢測(在車軸的1/2半徑處取試樣)，晶粒度級差可達2-4級。這種組織常會造成晶粒度不符合TB/T2945-1999標準要求(要求細于6級)、超聲波探傷不合格(透聲不良)，更為重要的是這種組織對車軸的的力學性能，尤其是疲勞性能是不利的，是車軸發生疲勞斷裂的主要原因之一。
車軸是保證鐵路車輛安全的重要部件，在鐵路車輛運行過程中，車軸承受著彎曲力、扭轉力、沖擊力，并且長期在交變應力條件下使用，其受力情況很復雜。為了保證鐵路車輛車軸鋼的質量，尤其是防止車軸在使用中發生疲勞斷裂，采用合理的適當的生產工藝使車軸得到均勻、細小的的顯微組織形態至關重要。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種鐵路車輛車軸鋼鍛造余熱在線完全退火工藝，按GB/T6394或ASTM E112標準檢測，晶粒度級差可控制≤1.5級，90％的產品晶粒度級差可控制≤1.0級，使車軸的顯微組織均勻、細小，避免因顯微組織粗大而造成的超聲波探傷不合格，提高車軸抗疲勞斷裂性能。利用鍛造余熱進行熱處理可節約能源、降低生產成本。
本發明提供的一種利用鍛造余熱進行預先完全退火的鐵路車輛車軸熱處理工藝，包括以下步驟：
(1)控制終鍛溫度≥750℃，將鍛造后的車軸趁熱立即放入熱處理爐中，進行完全退火；
(2)將步驟(1)處理后的鐵路車輛車軸進行一次或兩次正火；
(3)將步驟(2)處理后的鐵路車輛車軸進行回火。
進一步的，步驟(1)中車軸入爐車軸溫度不低于熱處理爐溫度時，可不保溫立即進行退火冷卻，入爐車軸溫度低于熱處理爐溫度時，應使車軸整體加熱到熱處理爐溫度再進行退火冷卻。
進一步的，步驟(1)中所述熱處理爐溫度是Ac3以上10℃～100℃；步驟(2)中所述的一次正火的工藝為：正火的保溫溫度為Ac3以上10℃～80℃，保溫時間為2-5小時；或，兩次正火的工藝為：第1次正火的保溫溫度為Ac3以上50℃～150℃，保溫時間為2-5小時，第2次正火的保溫溫度為Ac3以上10℃～80℃，保溫時間為2-5小時；步驟(3)中所述的回火的保溫溫度為450℃～600℃，保溫時間為2-6小時。
進一步的，步驟(1)中所述熱處理爐溫度是Ac3以上30℃～50℃；步驟(2)中所述的一次正火的工藝為：正火的保溫溫度為Ac3以上30℃～50℃，兩次正火的工藝為：第1次正火的保溫溫度為Ac3以上90℃～120℃，第2次正火的保溫溫度為Ac3以上30℃～50℃。
進一步的，步驟(1)中所述熱處理爐溫度是770-850℃，入爐車軸溫度不低于上述溫度時，可不保溫立即進行退火冷卻，入爐車軸溫度低于上述溫度時，應使車軸整體加熱到上述溫度再進行退火冷卻；步驟(2)中所述的一次正火的工藝為：正火的保溫溫度為770-850℃，兩次正火的工藝為：第1次正火的保溫溫度為830-890℃，第2次正火的保溫溫度為770-850℃。
進一步的，步驟(1)中所述熱處理爐溫度是790-820℃；步驟(2)中所述的一次正火的工藝為：正火的保溫溫度為790-820℃，兩次正火的工藝為：第1次正火的保溫溫度為850-870℃，第2次正火的保溫溫度為790-820℃。
優選的，步驟(1)車軸完全退火的冷卻是以≤60℃/小時的速度隨爐冷卻至400℃及以下溫度時出爐在空氣中冷卻。
優選的，步驟(2)中正火保溫后車軸在加速流動的空氣中冷卻或者在空氣中用水霧加速冷卻。
優選的，步驟(3)中保溫溫度為500-550℃，保溫時間為3.5-4.5小時。
優選的，步驟(3)回火之后，車軸在加速流動的空氣中冷卻。
所述利用鍛造余熱進行預先完全退火的鐵路車輛車軸熱處理工藝還適用于軋制后的車軸利用余熱進行預先完全退火的熱處理工藝。
所述熱處理方法適用于鍛造或軋制的中碳鋼或中碳低合金鋼鐵路車輛車軸的熱處理，如LZ50、LZ45CrV、AAR F車軸的熱處理。
本發明的技術方案利用熱成型余熱進行了完全退火，使得車軸獲得了接近平衡態的顯微組織，以減少粗大晶粒的組織遺傳，為進一步的熱處理做好組織上的準備。完全退火的保溫后以≤60℃/小時較慢的速度隨爐冷卻有利于獲得接近平衡態的顯微組織。隨爐冷卻至400℃或℃以下溫度時，相變已經基本完成，出爐在空氣中冷卻有利于在需要時縮短工序時間。
與現有技術相比，本發明的技術方案利用熱成型預熱進行了完全退火，使得車軸獲得了接近平衡態的顯微組織，為車軸的后續熱處理做好了組織上的準備：(1)可以明顯使車軸經過常規“兩正一回”熱處理后的顯微組織均勻、細小，車軸最終熱處理后，在車軸的1/2半徑處取試樣，按GB/T6394或ASTM E112標準檢測，晶粒度級差可控制≤1.5級，90％的產品晶粒度級差可控制≤1.0級。(2)利用鍛造余熱進行熱處理可節約能源、降低生產成本。(3)可減少因出現粗晶組織造成的車軸晶粒度不合格、超聲波探傷透聲不良現象，預防因混晶造成的車軸疲勞斷裂。
具體實施方式
下面通過實施例和對比例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1
一種利用鍛造余熱進行預先完全退火的鐵路車輛車軸熱處理工藝，包括以下步驟：
(1)鐵路車輛車軸鋼鍛造時，終鍛溫度≥750℃，終鍛后將車軸放入790±10℃的熱處理爐中，進行完全退火，以30-40℃/h隨爐冷至400℃以下出爐空冷。
(2)將步驟(1)完全退火后的車軸經過810℃±10℃正火，保溫3-3.5小時。
(3)將步驟(1)正火后的車軸經過510℃±10℃回火，保溫4-4.5小時。
實施例2-10，對比例1-3
實施例和2-10對比例1-3車軸的具體處理工藝及晶粒度、力學性能檢驗結果見表1。
實施例的其它質量檢驗結果均符合相應產品標準的要求。晶粒度試樣在車軸的1/2半徑處取試樣，LZ50、LZ45CrV的晶粒度按GB/T6394標準檢測，AAR F的晶粒度按ASTM E112G標準檢測。實施例1-10和對比例1-3車軸的晶粒度、力學性能檢驗結果見表1。
表1實施例1-10和對比例1-3車軸的晶粒度、力學性能檢驗結果
續上表
*終鍛(軋)溫度≥750℃。
**后續熱處理正火保溫時間均為3-3.5小時，回火保溫時間均為4-4.5小時。
表2列出了用本發明的技術方案和現有技術方案熱處理后晶粒度和超聲波探傷檢驗結果的統計情況，鋼種為LZ50，執行TB/T2945-1999。從表2可見，本發明的技術方案產品的的晶粒度和超聲波探傷的不合格率明顯低于現有技術方案產品的的晶粒度和超聲波探傷不合格率，雖然不合格品經過重新熱處理(有的重新處理了2次)后最終晶粒度和超聲波探傷都合格了，但浪費了能源、增加了成本、延長了生產周期。
表2晶粒度和超聲波探傷檢驗結果的統計情況
以上所述為本發明的最優選實施例，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。