40号与50号车轴钢的性能比较

40号与50号车轴钢应用

强度都较高，切削性良好。50号水淬时有 形成裂纹的倾向，一般都采用正火，调质 下使用，用作要求较高强度，耐磨性和弹 性，动载荷和冲击负荷不大的零件。40号 焊接性不好，淬火回火后可焊接。热处理 无回火脆性，但脆性低，用作承受负荷较 大的小截面调质件或应力较小的大型正火 零件，以及对心部强度要求不高的，表面 耐磨的表面淬火件，他们主要制造各种车 轴。
40号与50号车轴钢的性 能比较
成员 ：周华健 袁泽 罗欣 程俊东 演讲：陈俊东
铁路车轴钢

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铁路车轴钢(axle steel for railway)用于制造铁路机车和车辆车轴的专 业用钢。 车轴受力和车轴钢的性能要求车轴是承受机车、车辆质量的关键 部件，在运行中承受旋转弯曲和冲击等多项复杂应力，疲劳裂损是其 主要破坏形式。因而要求车轴钢具有足够的强度和韧性，并且对可以 成为车轴裂纹源的各种冶金缺陷的要求十分严格。 化学成分世界各国铁路车轴基本上用中碳钢制造，中国车辆车轴 和机车车轴钢碳含量分别为0.37%～0.45%和0.40%～0.48%，前苏 联分别为0．40%～0.48%和0.42%～0.50%，美国分别为0.40%～ 0.55%和0.45%～0.59%。中国鞍山钢铁公司和铁道部有关部门参考 美国A．A．R标准，共同研制了50钢车轴，其碳含量为0.47%～ 0.57%，采用两次正火和一次回火热处理工艺，获得了良好的力学性 能和金相组织，允许工作应力比40钢车轴显著提高，疲劳寿命延长一 倍以上。
50号车轴钢

材料名称：50 统一数字代号：U20502 执行标准GB/T 699-1988 材料特性：中碳高强度碳素结构钢，淬火 后具有高的强度和硬度，该钢可切削性中 等，冷变形塑性低，焊接性差，热处理时 无回火脆性，但淬透性较低，水中临界直 径为13*30mm，且水淬时有开裂倾向。此 钢通常在正火或淬火回火，或高频表面淬 火等热处理后使用。
40号车轴钢与50号车轴钢化学 成分比较

40号车轴钢 碳 C ：0.37-0.44 硅 Si：0.17-0.37 锰 Mn：0.50-0.80 铬 Cr：≤0.25 镍 Ni：≤0.30 铜 Cu：≤0.25
50号车轴钢 碳 C： 0.47-0.55 硅Si: 0.17-0.37 锰Mn:0.50-0.80 磷 P: ≤0.035 硫S：≤0.035 镍 Ni：≤0.30 铬 Cr：≤0.15 铜 Cu：≤0.25
40号车轴钢


材料名称：40 号钢统一数字代号：U20402 标准：GB/T 699-1999 材料特性：强度较高，可切削性良好，冷 变形能力中等，焊接性差，无回火脆性， 淬透性低，易生水淬裂纹，多在调质或正 火态使用，两者综合性能相近，表面淬火 后可用于制造承受较大应力件。 适于制造 曲轴心轴.传动轴.活塞杆.连杆.链轮.齿轮等， 作焊接件时需先预热.焊后缓冷。
50号车轴钢力学性能





抗拉强度 σb (MPa)：≥630(64) 屈服强度 σs (MPa)：≥375(38) 伸长率 δ5 (%)：≥14 断面收缩率 ψ (%)：≥40 冲击功 Akv (J)：≥31(4) 冲击韧性值 αkv (J/cm²)：≥39(4) 硬度 ：未热处理，≤241HB;退火钢，≤207HB 试样尺寸：试样尺寸为25mm. 正火规范 温度830℃±10℃，空气冷却。 普通淬火、回火规范 淬火温度830℃ ±10℃，水、油冷 却；回火温度600℃±10℃，水、油冷却。
40号与50号车轴主要材料

主要是由40#钢和50#钢构成，所谓的40# 钢和50#钢指的是客车车轴钢，它是用于制 造铁路机车和车辆车轴的专业用钢。40#钢 车轴是指含碳量为0.4%，50#钢是指含碳 量为0.5%。
为什么我国主要用50号车轴钢

上世纪50年代，我国按照前苏联标准开始 研制生产40#钢车轴，从1974年有记录数 据以来，40#钢车轴共发生断轴事故80起。 从2007—2010年的探伤检查结果分析，共 计发现50#钢车轴裂纹433根，占50#钢车 轴保有量的0.2‰；而同期探伤发现40#钢 车轴裂纹10124根，占40#钢车轴保有量的 9.3‰，同比40#钢车轴裂纹率是50#钢车 轴的46倍。且50#钢车轴性能达到美国 AAR-M-101-F钢车轴标准”。
40号车轴钢力学性能



抗拉强度 σb (MPa)：≥570 屈服强度 σs (MPa)：≥335 伸长率 δ5/（%）：≥19 断面收缩率 ψ/（%）：≥45 冲击吸收功（Aku2/J）：≥47 钢材交货状态硬度HBS 10/3000 : 未热处理钢 ≤217 退火 钢≤187 推荐热处理/℃ 正火 860 淬火 840 回火 600 冲击韧性值 αkv (J/cm²)：≥58, 硬度 ：未热处理,≤215HB; 弹性模量 E(1000MPa)：≥213.5 试样尺寸：试样毛坯尺寸/mm ：25