[發明專利]曲線和重載鋼軌用貝氏體鋼和貝氏體鋼軌及其生產方法

有效

• 申請號: 201010275470.0
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN101921971A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 張綿勝;張志強;張志勇;張紅娟
• 申請（專利權）人: 北京特冶工貿有限責任公司
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C21D9/04
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

技術領域

本發明屬于冶金、機械制造領域，具體來說是曲線和重載線路用貝氏體鋼軌。

背景技術

隨著鐵路運輸事業向高速、重載方向的不斷發展，對鋼軌及道岔的性能也相應提出了越來越高的要求。鐵路作為運輸的大動脈，在我國，鐵路里程的增長不能滿足經濟高速增長的需求，因此需要提高列車速度和增加載重來提高運力，致使現有鐵軌由于超負荷的運力導致換軌頻繁，線路檢查負擔加劇，尤其在曲線、重載線路中，有的鋼軌使用僅半年就因磨損加劇而換掉，不但造成了資源的巨大浪費，而且影響了鐵路正常運輸。

目前，國內外鋼軌的用材基本上是珠光體鋼，提高其性能主要是通過合金化或表面淬火手段，可將其強度提高至1150-1250MPa。理論和實踐證明，這一強度指標已接近珠光體鋼的極限，更為重要的是，無法從根本上解決沖擊韌性偏低(約8J/cm²或更低)的問題。目前我國鋼軌生產鋼種主要有880MPa級的U71Mn和980MPa級的U75V二種，其軌腰沖擊韌性值低于8J/cm²。為了提高鋼軌的耐磨性，還將一部分鋼軌進行軌頭熱處理(欠速淬火)使用。一方面鋼軌品種短缺，另一方面其使用壽命短，是致使換軌頻繁的內在原因。這就迫使鋼軌工作者去研究、開發新的替代鋼種，以改變這種狀況。

眾所周知，鋼的珠光體組織強度低、韌性好(與馬氏體相比)，馬氏體組織強度高韌性低，易脆斷，而貝氏體組織由于其轉變溫度介于珠光體和馬氏體之間，金相為復相組織，具有良好的強韌性。因此貝氏體鋼軌的使用性能極佳，其較高的強度增強了鋼軌的耐磨性，從而會使鋼軌的使用壽命大大提高。因此，貝氏體在鋼軌上得到了越來越廣泛的應用。

公告號為CN1251826C的中國專利文獻公開了由本申請人申請的一種“貝氏體電渣熔鑄復合轍叉心軌”，用于鐵路道岔上，是以貝氏體鋼作為叉心，所用貝氏體鋼主要合金元素為Si、Mn、Cr、Mo、Ni，附以微量元素V和Nd，其余為Fe，各元素含量為0.15-1.4％C、0.40-2.10％Si、1.5-2.5％Mn、0.5-2.5％Cr、1.00-2.00％Ni、0.20-0.80％Mo，V＜0.10％，Nd＜0.10％，P＜0.035％，S＜0.01％。經過加熱至820-950℃，保溫1-4小時，出爐冷卻到室溫，然后在200-400℃回火處理，保溫3-6小時。其抗拉強度可大于1320MPa，延伸率大于9％，室溫沖擊韌性大于75J/cm2，硬度HRC38-45。這種貝氏體電渣熔鑄復合轍叉心軌作為道岔使用，提高了道岔的使用壽命，降低了維修工作量。在京包、石太、大秦線上使用之后取得了良好效果，其使用壽命較目前的道岔提高3倍以上，深受鐵路部門的歡迎。

曲線處鋼軌的受力情況與道岔不同，由于在曲線處鋼軌會受到離心力的作用，除了正常的磨損之外，還會在軌頭內部產生核傷而經常發生斷軌現象。同樣，曲線超高的影響以及重載運輸時重載的影響也會導致鋼軌產生局部破壞，造成曲線鋼軌和重載鋼軌的壽命較短。因此，迫切需要一種強度高、延伸性能好、沖擊韌性和硬度高等整體綜合性能好的鋼軌。而且要考慮到成本，希望盡量降低價格較高的元素的含量。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種曲線和重載鋼軌用貝氏體鋼。

本發明提供的曲線和重載鋼軌用貝氏體鋼，其含有的化學元素及其重量百分含量為：C?0.16-0.25，Si?0.70-1.20，Mn?2.10-2.40，P≤0.025，S≤0.015，Cr?0.6-1.2，Mo?0.15-0.40，Ni?0-0.7，其余為Fe和雜質。

一種優選的貝氏體鋼的實施例是，其含有的化學元素及其重量百分含量為：C?0.18-0.25，Si?0.80-1.20，Mn?2.20-2.40，P≤0.025，S≤0.015，Cr?0.8-1.2，Ni?0.3-0.5，Mo?0.15-0.25，其余為Fe和雜質。

另一種優選的貝氏體鋼的實施例是，其含有的化學元素及其重量百分含量為：C?0.18-0.25，Si?0.80-1.20，Mn?2.20-2.40，P≤0.025，S≤0.015，Cr?0.6-1.0，Mo?0.15-0.25，其余為Fe和雜質。

還有一種優選的貝氏體鋼的實施例是，其含有的化學元素及其重量百分含量為：C?0.16-0.22，Si?0.70-0.90，Mn?2.10-2.40，P≤0.025，S≤0.015，Cr?0.8-1.0，Ni?0.5-0.7，Mo?0.3-0.4，其余為Fe和雜質。