LZ50车轴钢性能和组织的研究_王玉玲
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由表 5 还可以看出，正火态的冲击功波动很小， 而热轧态的冲击功波动较大。这是因为热轧态钢坯 在堆垛冷却时钢坯不同部位的冷却速度和组织均不 同，钢中热应力也不同，钢坯两端的冷却速度较快。
表 5 LZ50 车轴钢坯热轧态和正火处理后的力学性能
力学性能 编号 试样状态
Rel /(N·mm－2) Rm /(N·mm－2) A/ % Z/ % AK/ J
注：表中冲击功 AK 为两个试样的测试值。
降低。 3）正火处理可显著细化 LZ50 车轴钢热轧态
晶粒。 4）LZ50 车轴钢特别在热轧状态下，对缺口敏感。
参考文献 ［1］ 朱学仪，陈训浩.钢的检验［M］.北京：冶金工业出版，1992：325. ［2］ 安运铮.热处理工艺学［M］.西安：机械工业出版社，1982：62. ［3］ 李学锋，王玉玲.铁道车辆用 LZW 车轴钢晶粒度研究［J］.钢
1.2 实验方法 按照 《铁道车辆用 LZ50 车轴及钢坯技术条件
作者简介：王玉玲（1963—），女，于太钢技术中心从事新 产 品 研 发 、 工 艺 质 量 提 升 工 作 ， 教 授 级 高 工 。 Tel:0351 3010094，E-mail:wangyl@tisco.com.cn
（TB/T2945）》要求，采用 140 mm×140 mm 大样坯 正火处理后再取试样。实验所用拉伸试样和冲击试 样取样位置见图 1（图中单位均为 mm）。
第 35 卷
有关文献［2］报导，成分相近的 50 钢的正火温度 通 常 定 为 840 ～870 ℃ 。 本 实 验 1 号 钢 样 坯 经 810~870 ℃正火处理后的力学性能测试结果见表 3。
表 3 1 号钢样坯经 810~870 ℃正火处理后的力学性能测试结果
处理制度 Rel/（N·mm－2） Rm /（N·mm－2） A / %
Z/%
810 ℃正火
420
735
19
48
830 ℃正火
405
740
21
50
850 ℃正火
455
740
20
46
880 ℃正火
460
765
18
Hale Waihona Puke Baidu41
标准要求
≥345
≥610
≥19
≥35
100μm
100μm
2- 1 1 号 热轧态晶粒度 小于 0 级
100μm
2- 2 1 号 正火态晶粒度 8 级
100μm
热轧态 540 1号
正火态 400
800
10.5 19.5 16/7
745
23.5 46.0 45/41
热轧态 535 2号
正火态 410
830
10.5 25.5 17/9
745
19.0 41.5 35/47
热轧态 510 3号
正火态 410
840
13.0 30.0 22/6
730
22.5 43.0 45/37
140 60
2
1 60
60 60
140
1- 2个冲击试样； 2- 1 个拉伸试样 图 1 拉伸和冲击试样取样位置示意图
晶粒度试样在拉伸试样延长部分取（热轧态试 样取样位置相同）。在万能材料实验机上进行力学 性能测试，在冲击实验机上进行冲击功测试， 采用 金相显微镜进行组织分析。 2 实验结果及讨论 2.1 正火温度对钢的力学性能影响
态不良组织遗传造成的。关于 LZ50 钢热轧态的性能 及晶粒度与正火处理后的性能和晶粒度的关系未见
报导。为此，本文主要研究了正火处理对热轧状态的 LZ50 钢性能和组织的影响。
1 实验材料及方法 1.1 实验材料
车轴钢生产工艺路线为：电炉冶炼或转炉冶炼→
LF 炉精练→VD 或 RH 真空炉脱气处理→轧制。本实
TB/T2945 要求大样坯经一次正火后在规定位 置取样测试性能和晶粒度。正火处理是将钢加热到 临界点 Ac3 以上适当温度并保持一定时间然后在 空气中冷却的热处理工艺。LZ50 钢的物理参数［1］ 见表 2。
表 2 LZ50 钢的物理参数
临界点
Ac1
Ac3
温度（临界值）/ ℃
725
760
·8·
山西冶金 E-mail:yejinsx@126.com
表 4 热轧态和正火态的晶粒度
炉号
试样状态
晶粒度（级）
热轧态
3～0
1号
正火态
8
热轧态
≤0
2号
正火态
7
热轧态
≤0
3号
正火态
8
热轧态
≤0
4号
正火态
7
标准要求
正火态
≥5
LZ50 钢正火后的晶粒度随正火加热温度的升 高而粗化。将由于正火温度选择不当造成的混晶 （大珠光体团）再重新正火后，晶粒仍然可以细化为 8级［ 3］。 2.3 正火处理对 LZ50 车轴钢力学性能的影响
（上接第 3 页） Introduction of Pyrometallurgy Treatment for Iron-bearing Sludge at Steel Works
LI Ran
（Department of Environmental Science and Engineering ，Fudan University， Shanghai 200437, China）
由表 3 可见，LZ50 钢经 830~850 ℃正火后，钢 的强度、韧性、塑性配合良好。以下实验正火温度均 采用 850 ℃。 2.2 正火处理对 LZ50 车轴钢坯组织及晶粒度的影响
热轧态和正火态的晶粒度见表 4 和图 2。由表 4 可以看出，采用电炉和转炉生产的 LZ50 钢轧制后的 热轧态原始晶粒很粗大，晶粒度小于 0 级，但正火后 晶粒显著细化，基本为 8 级。由图 2 还可以看出，热轧 态组织为粗大的珠光体和网状先共析铁素体，正火组 织为均匀细小的珠光体 + 铁素体组织，也即正火处理 可以显著改善 LZ50 车轴钢热轧态的粗大组织。
Abstract:This paper introduces the sludge treatment for steel works based on the analysis of rotary Hearth furnace process, rotary kiln process, mini blast furnace and OxiCup furnace. It is suggested that each company should select the suitable process by considering the actual conditions, instead of following mainstream. Key words:rotary hearth, rotary kiln, mini blast furnace, OxiCup furnace
LZ50 车轴钢坯热轧态和正火处理后的力学性能 见表 5。由表 5 可以看出：采用电炉和转炉生产的 LZ50 车轴钢热轧态和正火态性能相近；热轧态的屈
2- 3 3 号 热轧态晶粒度 小于 0 级 2- 4 3 号 正火态晶粒度 8 级 图 2 热轧态晶粒和正火态晶粒照片
服强度和抗拉强度很高，韧性、塑性很低，但正火处理 后韧性、塑性以及冲击功显著提高，强度有所降低。这 是由于对于珠光体钢而言，钢的强度主要取决于钢中 珠光体含量，韧性、塑性主要取决于钢的晶粒度和珠 光体片间距。热轧态的 LZ50 车轴钢经正火处理后，钢 中珠光体含量减少，故强度降低；但晶粒显著细化，且 由于正火温度远低于钢的终轧温度，正火组织的珠光 体片间距也小，钢的韧性、塑性显著提高。
热轧态 510 4号
正火态 410
800
14.5 27.0 12/9
730
21.0 46.0 59/54
标准要求 正火态 ≥345
≥610 ≥19 ≥35
注：表中冲击功 AK 为两个试样的测试值。
2012年第 1 期
王玉玲：LZ50 车轴钢性能和组织的研究
·9·
按照 TB/T2945 要求，冲击功测试是在钢坯的头段坯 的头部沿轧制方向取两个试样，靠近端部的试样冷 速快，钢中热应力较大，且组织中珠光体含量高，铁 素体含量少，故其冲击功较低；反之，相对远离端部 的试样冷却速度较慢，其冲击功较高。
验 1 号、2 号采用 180 t 转炉冶炼，3 号、4 号采用 60 t
EBT 电炉冶炼，轧制采用 Φ1000 mm 可逆式轧机，钢
坯规格为 250 mm×250 mm。实验用钢成分见表 1。
表 1 实验用钢成分
%
编号 w(C) w(Si) w(Mn) w(P) w(S) w(TAl) w(Cr) w(Ni) w(Cu) 1号 0.51 0.29 0.74 0.008 0.002 0.032 0.013 0.008 0.006 2号 0.51 0.32 0.79 0.011 0.002 0.033 0.021 0.009 0.006 3号 0.48 0.27 0.72 0.009 0.001 0.030 0.040 0.020 0.010 4号 0.49 0.27 0.75 0.012 0.001 0.029 0.110 0.020 0.010
铁，2001，8（36）：36.
（编辑：胡玉香）
Study of Properties and Microstructure of LZ50 Axle Steel
WANG Yuling
（Technology Center, Shanxi Taigang Stainless Steel Co.,Ltd., Taiyuan 030003， China）
文献标识码：A
收稿日期：2012－01－12
车轴是铁路车辆重要的走行部件，其质量关系
着铁路运营的安全，因此我国铁道部标准 TB/T2945
对 LZ50 车轴钢及车轴的低倍组织、夹杂物以及正火
后的力学性能、晶粒度等作了具体、严格的要求，但
未对供货状态，即热轧状态的性能、晶粒度明确要
求。用户在 LZ50 车轴钢坯入厂验收甚至车轴正火处 理后出现性能、组织异常时常怀疑是由钢坯热轧状
表 6 示出了正火处理对 LZ50 钢有缺口和无缺 口冲击功的影响。由表 6 不仅反映出该钢在热轧状 态下，冲击功很低，经正火处理后，冲击功显著提高； 还可看出 LZ50 钢对缺口的敏感性很强，尤其是热轧 状态下，无缺口试样的冲击功是 2 mm 深 U 型缺口 试样冲击功的 30 倍左右。 3 结论
1）LZ50 车轴钢热轧状态下强度高，晶粒粗大， 塑性和冲击功很低。
2）正火处理可明显改善 LZ50 车轴钢热轧态的 力学性能，使塑性和冲击功显著提高，但强度略微
表 6 正火处理对 LZ50 钢有缺口和无缺口冲击功的影响
Ak /J
状态
U型缺口
无缺口
热轧态
6/6
191/216
正火态
37/39
389/331
钢热轧状态下强度高，晶粒粗大，塑性和冲击功很低；正火处理可明显改善 LZ50 车轴钢热轧态性能，使塑性和
冲击功显著提高，但强度略微降低；正火处理可显著细化 LZ50 车轴钢热轧态晶粒；LZ50 车轴钢特别在热轧状
态下，对缺口敏感。
关键词：LZ50 车轴钢 正火处理 组织 性能
中图分类号：TG142.1
Abstract：The influence of normalization on microstructure and properties of LZ50 axle steel has been studied. The results are shown that strength of LZ50 axle steel in the hot-rolling condition is high，grains are coarse，plasticity and impact values are low. But the performances of hot-rolling LZ50 axle steel are improved obviously by normalizing treatment. It makes the ductility, plasticity and impact values increase observably, and the strength decrease appreciably. The grains of hot -rolling LZ50 axle steel are thinned markedly by the normalizing treatment. In addition, LZ50 axle steel is highly sensitive to notch, especially in the condition of hot-rolling. Key words：LZ50 axle steel， normalization， microstructure， properties
总第 135 期 2012 年第 1 期
文 章 编 号 ：1672-1152（2012）01-0007-03
山西冶金 SHANXI METALLURGY
Total 135 No.1，2012
LZ50车轴钢性能和组织的研究
王玉玲
（山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心， 山西 太原 030003）
摘 要：通过实验分析了正火处理对热轧态铁道车辆用 LZ50 车轴钢性能及组织的影响。结果表明：LZ50 车轴
表 5 LZ50 车轴钢坯热轧态和正火处理后的力学性能
力学性能 编号 试样状态
Rel /(N·mm－2) Rm /(N·mm－2) A/ % Z/ % AK/ J
注：表中冲击功 AK 为两个试样的测试值。
降低。 3）正火处理可显著细化 LZ50 车轴钢热轧态
晶粒。 4）LZ50 车轴钢特别在热轧状态下，对缺口敏感。
参考文献 ［1］ 朱学仪，陈训浩.钢的检验［M］.北京：冶金工业出版，1992：325. ［2］ 安运铮.热处理工艺学［M］.西安：机械工业出版社，1982：62. ［3］ 李学锋，王玉玲.铁道车辆用 LZW 车轴钢晶粒度研究［J］.钢
1.2 实验方法 按照 《铁道车辆用 LZ50 车轴及钢坯技术条件
作者简介：王玉玲（1963—），女，于太钢技术中心从事新 产 品 研 发 、 工 艺 质 量 提 升 工 作 ， 教 授 级 高 工 。 Tel:0351 3010094，E-mail:wangyl@tisco.com.cn
（TB/T2945）》要求，采用 140 mm×140 mm 大样坯 正火处理后再取试样。实验所用拉伸试样和冲击试 样取样位置见图 1（图中单位均为 mm）。
第 35 卷
有关文献［2］报导，成分相近的 50 钢的正火温度 通 常 定 为 840 ～870 ℃ 。 本 实 验 1 号 钢 样 坯 经 810~870 ℃正火处理后的力学性能测试结果见表 3。
表 3 1 号钢样坯经 810~870 ℃正火处理后的力学性能测试结果
处理制度 Rel/（N·mm－2） Rm /（N·mm－2） A / %
Z/%
810 ℃正火
420
735
19
48
830 ℃正火
405
740
21
50
850 ℃正火
455
740
20
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880 ℃正火
460
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18
Hale Waihona Puke Baidu41
标准要求
≥345
≥610
≥19
≥35
100μm
100μm
2- 1 1 号 热轧态晶粒度 小于 0 级
100μm
2- 2 1 号 正火态晶粒度 8 级
100μm
热轧态 540 1号
正火态 400
800
10.5 19.5 16/7
745
23.5 46.0 45/41
热轧态 535 2号
正火态 410
830
10.5 25.5 17/9
745
19.0 41.5 35/47
热轧态 510 3号
正火态 410
840
13.0 30.0 22/6
730
22.5 43.0 45/37
140 60
2
1 60
60 60
140
1- 2个冲击试样； 2- 1 个拉伸试样 图 1 拉伸和冲击试样取样位置示意图
晶粒度试样在拉伸试样延长部分取（热轧态试 样取样位置相同）。在万能材料实验机上进行力学 性能测试，在冲击实验机上进行冲击功测试， 采用 金相显微镜进行组织分析。 2 实验结果及讨论 2.1 正火温度对钢的力学性能影响
态不良组织遗传造成的。关于 LZ50 钢热轧态的性能 及晶粒度与正火处理后的性能和晶粒度的关系未见
报导。为此，本文主要研究了正火处理对热轧状态的 LZ50 钢性能和组织的影响。
1 实验材料及方法 1.1 实验材料
车轴钢生产工艺路线为：电炉冶炼或转炉冶炼→
LF 炉精练→VD 或 RH 真空炉脱气处理→轧制。本实
TB/T2945 要求大样坯经一次正火后在规定位 置取样测试性能和晶粒度。正火处理是将钢加热到 临界点 Ac3 以上适当温度并保持一定时间然后在 空气中冷却的热处理工艺。LZ50 钢的物理参数［1］ 见表 2。
表 2 LZ50 钢的物理参数
临界点
Ac1
Ac3
温度（临界值）/ ℃
725
760
·8·
山西冶金 E-mail:yejinsx@126.com
表 4 热轧态和正火态的晶粒度
炉号
试样状态
晶粒度（级）
热轧态
3～0
1号
正火态
8
热轧态
≤0
2号
正火态
7
热轧态
≤0
3号
正火态
8
热轧态
≤0
4号
正火态
7
标准要求
正火态
≥5
LZ50 钢正火后的晶粒度随正火加热温度的升 高而粗化。将由于正火温度选择不当造成的混晶 （大珠光体团）再重新正火后，晶粒仍然可以细化为 8级［ 3］。 2.3 正火处理对 LZ50 车轴钢力学性能的影响
（上接第 3 页） Introduction of Pyrometallurgy Treatment for Iron-bearing Sludge at Steel Works
LI Ran
（Department of Environmental Science and Engineering ，Fudan University， Shanghai 200437, China）
由表 3 可见，LZ50 钢经 830~850 ℃正火后，钢 的强度、韧性、塑性配合良好。以下实验正火温度均 采用 850 ℃。 2.2 正火处理对 LZ50 车轴钢坯组织及晶粒度的影响
热轧态和正火态的晶粒度见表 4 和图 2。由表 4 可以看出，采用电炉和转炉生产的 LZ50 钢轧制后的 热轧态原始晶粒很粗大，晶粒度小于 0 级，但正火后 晶粒显著细化，基本为 8 级。由图 2 还可以看出，热轧 态组织为粗大的珠光体和网状先共析铁素体，正火组 织为均匀细小的珠光体 + 铁素体组织，也即正火处理 可以显著改善 LZ50 车轴钢热轧态的粗大组织。
Abstract:This paper introduces the sludge treatment for steel works based on the analysis of rotary Hearth furnace process, rotary kiln process, mini blast furnace and OxiCup furnace. It is suggested that each company should select the suitable process by considering the actual conditions, instead of following mainstream. Key words:rotary hearth, rotary kiln, mini blast furnace, OxiCup furnace
LZ50 车轴钢坯热轧态和正火处理后的力学性能 见表 5。由表 5 可以看出：采用电炉和转炉生产的 LZ50 车轴钢热轧态和正火态性能相近；热轧态的屈
2- 3 3 号 热轧态晶粒度 小于 0 级 2- 4 3 号 正火态晶粒度 8 级 图 2 热轧态晶粒和正火态晶粒照片
服强度和抗拉强度很高，韧性、塑性很低，但正火处理 后韧性、塑性以及冲击功显著提高，强度有所降低。这 是由于对于珠光体钢而言，钢的强度主要取决于钢中 珠光体含量，韧性、塑性主要取决于钢的晶粒度和珠 光体片间距。热轧态的 LZ50 车轴钢经正火处理后，钢 中珠光体含量减少，故强度降低；但晶粒显著细化，且 由于正火温度远低于钢的终轧温度，正火组织的珠光 体片间距也小，钢的韧性、塑性显著提高。
热轧态 510 4号
正火态 410
800
14.5 27.0 12/9
730
21.0 46.0 59/54
标准要求 正火态 ≥345
≥610 ≥19 ≥35
注：表中冲击功 AK 为两个试样的测试值。
2012年第 1 期
王玉玲：LZ50 车轴钢性能和组织的研究
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按照 TB/T2945 要求，冲击功测试是在钢坯的头段坯 的头部沿轧制方向取两个试样，靠近端部的试样冷 速快，钢中热应力较大，且组织中珠光体含量高，铁 素体含量少，故其冲击功较低；反之，相对远离端部 的试样冷却速度较慢，其冲击功较高。
验 1 号、2 号采用 180 t 转炉冶炼，3 号、4 号采用 60 t
EBT 电炉冶炼，轧制采用 Φ1000 mm 可逆式轧机，钢
坯规格为 250 mm×250 mm。实验用钢成分见表 1。
表 1 实验用钢成分
%
编号 w(C) w(Si) w(Mn) w(P) w(S) w(TAl) w(Cr) w(Ni) w(Cu) 1号 0.51 0.29 0.74 0.008 0.002 0.032 0.013 0.008 0.006 2号 0.51 0.32 0.79 0.011 0.002 0.033 0.021 0.009 0.006 3号 0.48 0.27 0.72 0.009 0.001 0.030 0.040 0.020 0.010 4号 0.49 0.27 0.75 0.012 0.001 0.029 0.110 0.020 0.010
铁，2001，8（36）：36.
（编辑：胡玉香）
Study of Properties and Microstructure of LZ50 Axle Steel
WANG Yuling
（Technology Center, Shanxi Taigang Stainless Steel Co.,Ltd., Taiyuan 030003， China）
文献标识码：A
收稿日期：2012－01－12
车轴是铁路车辆重要的走行部件，其质量关系
着铁路运营的安全，因此我国铁道部标准 TB/T2945
对 LZ50 车轴钢及车轴的低倍组织、夹杂物以及正火
后的力学性能、晶粒度等作了具体、严格的要求，但
未对供货状态，即热轧状态的性能、晶粒度明确要
求。用户在 LZ50 车轴钢坯入厂验收甚至车轴正火处 理后出现性能、组织异常时常怀疑是由钢坯热轧状
表 6 示出了正火处理对 LZ50 钢有缺口和无缺 口冲击功的影响。由表 6 不仅反映出该钢在热轧状 态下，冲击功很低，经正火处理后，冲击功显著提高； 还可看出 LZ50 钢对缺口的敏感性很强，尤其是热轧 状态下，无缺口试样的冲击功是 2 mm 深 U 型缺口 试样冲击功的 30 倍左右。 3 结论
1）LZ50 车轴钢热轧状态下强度高，晶粒粗大， 塑性和冲击功很低。
2）正火处理可明显改善 LZ50 车轴钢热轧态的 力学性能，使塑性和冲击功显著提高，但强度略微
表 6 正火处理对 LZ50 钢有缺口和无缺口冲击功的影响
Ak /J
状态
U型缺口
无缺口
热轧态
6/6
191/216
正火态
37/39
389/331
钢热轧状态下强度高，晶粒粗大，塑性和冲击功很低；正火处理可明显改善 LZ50 车轴钢热轧态性能，使塑性和
冲击功显著提高，但强度略微降低；正火处理可显著细化 LZ50 车轴钢热轧态晶粒；LZ50 车轴钢特别在热轧状
态下，对缺口敏感。
关键词：LZ50 车轴钢 正火处理 组织 性能
中图分类号：TG142.1
Abstract：The influence of normalization on microstructure and properties of LZ50 axle steel has been studied. The results are shown that strength of LZ50 axle steel in the hot-rolling condition is high，grains are coarse，plasticity and impact values are low. But the performances of hot-rolling LZ50 axle steel are improved obviously by normalizing treatment. It makes the ductility, plasticity and impact values increase observably, and the strength decrease appreciably. The grains of hot -rolling LZ50 axle steel are thinned markedly by the normalizing treatment. In addition, LZ50 axle steel is highly sensitive to notch, especially in the condition of hot-rolling. Key words：LZ50 axle steel， normalization， microstructure， properties
总第 135 期 2012 年第 1 期
文 章 编 号 ：1672-1152（2012）01-0007-03
山西冶金 SHANXI METALLURGY
Total 135 No.1，2012
LZ50车轴钢性能和组织的研究
王玉玲
（山西太钢不锈钢股份有限公司技术中心， 山西 太原 030003）
摘 要：通过实验分析了正火处理对热轧态铁道车辆用 LZ50 车轴钢性能及组织的影响。结果表明：LZ50 车轴