火车车轮是关系到铁路货运、客运安全的一个重要因素,车轮的工况恶劣,承受着重载、摩擦、周期性的震动,因此需要强度和韧性的良好的综合匹配,轮辋部分需要高强度、硬度,以适应重载、高速运转的条件下与轨道的压力和摩擦力,确保车轮踏面不发生变形和过度磨损,而辐板则需要足够的塑韧性以抵御并缓冲高速运转条件下的周期性应力,避免裂纹甚至崩断的严重事故。
随着火车运行速度的提升,很多产品标准对轮辋、辐板的强韧性匹配提出了更高的要求。很多中高碳机车车轮的标准要求通过淬火保证轮辋较高的强度硬度,又要求辐板避免受淬火的影响以保持足够的塑韧性,一个重要指标就是车轮轮辋和辐板的抗拉强度, 如直径1098、1092的机车轮的技术要求是轮辋硬度≥300布氏硬度,抗拉强度≥980兆帕(实际上如果轮辋硬度不低于300布氏硬度,轮辋抗拉强度一般都在1080兆帕以上),而辐板抗拉强度则要求≤ 900兆帕,延伸率则要求≥13%,在中高碳成分条件下,轮辋、辐板性能要求的迥异,增大了热处理工艺设计、过程控制的难度。
原有工艺中淬火加热温度选择860-880℃,回火则采用较低的温度,这样虽然能保证轮辋部位的高的硬度要求,但往往也使辐板的强度超标的风险大增,造成重新热处理,如果重处理仍不合格甚至会整批报废。