博一建材讯：随着我国国民经济的快速发展，铁路运输越来越朝高速、重载方向发展。火车车轴是铁道车辆运输中的重要的承重部件，在运行与停车时，要承受加速与减速的冲击力、制动力，当列车处于高速与重载的情况下，车轴的受力情况将更为复杂。多年来，国产机车车轴曾多次发生断轴事故，严重影响了铁路的运输安全。众所周知，车轴寿命的影响因素很多，除了受力及服役条件，近年来广大学者通过对车轴失效分析研究，得出晶粒粗大也是主要原因之一，一般断裂的车轴晶粒度为1～2级。在对车轴进行断裂失效分析时，应检查断面的晶粒度是否符合国家标准，失效是否由晶粒粗化引起。此外，国家对车轴用钢的晶粒度级别有着严格的要求，高晶粒度也是控制车轴钢质量的一个重要方面。因此，分析研究钢的奥氏体晶粒粗化温度，对于防止车轴钢在热处理过程中发生晶粒粗化具有重要意义，同时为车轴钢的热处理工艺提供一定的参考。
采用某研究院研发的钒系微合金车轴钢，先将废钢、碳线、钒铁按一定比例在50kg真空感应电炉中冶炼，然后浇成钢锭，再由机加工车间锻成Φ35mm的钢棒，以便后续试样的制备。钢棒化学成分见表1。
表1 实验用钢的化学成分(质量分数，%)
C
Si
Mn
P
S
Cr
V
Als
0.446
0.250
0.774
0.016
0.019
0.583
0.067
<0.010
加工试样用钢棒的心部组织，晶粒粗化试样尺寸为Φ10mm×20mm。将锻好的Φ35mm的钢棒经锯、车、磨等工序加工成实验所用试样。由于实验用钢为亚共析钢，且含有合金元素钒，初步估计晶粒粗化温度可能出现在1000℃左右，为保证实验的准确性、完整性和可重复性，在900～1250℃每50℃为一个试验点。试样的热处理均在SPJX-8-13箱式电阻炉中加热，到温入炉，根据试样的大小及试验数据量，确定保温时间为40min。将电阻炉接通电源，升温到需要的温度，将加工好的试样放入，待炉温回升至加热温度，保温计时，保温结束后，进行水淬处理。
将热处理后的小试样磨成金相试样，然后进行抛光处理，采用晶粒边界腐蚀法对试样进行腐蚀，腐蚀剂为含适量洗发膏的过饱和苦味酸水溶液。腐蚀后的试样在Mef3金相显微镜下用截点法和比较法评出奥氏体晶粒度级别，并规定奥氏体晶粒度为六级时(弦的平均长度为39.1μm)所对应的奥氏体化温度为钢的奥氏体晶粒粗化温度。
综合金相分析结果和奥氏体晶粒长大曲线，可以判定，新型钒系微合金车轴钢的晶粒粗化温度为1150℃，在材料热处理工艺参数的制定时，要避免加热过程中出现晶粒粗化，造成组织缺陷。微合金车轴钢中，钒形成的碳氮化合物第二相粒子有效阻止了奥氏体晶粒的长大，提高了晶粒粗化温度，细化了晶粒。
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