[發明專利]一種確定U71Mn鋼軌中氮含量上限的方法

無效

• 申請號: 201210289219.9
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN102796942A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 李峰;金文俊
• 申請（專利權）人: 內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域

本發明涉及一種確定U71Mn鋼質的鋼軌中氮含量上限的方法，屬于冶金工業生產的金屬材料領域。

背景技術

一般來說，鋼中的氮元素對鋼質是有害的，會使鋼變脆。鋼軌用于鐵路運輸上，鋼軌的質量關系到旅客的生命安全及貨物安全。U71Mn鋼軌是目前我國鐵路常用的鋼軌，但目前鐵道部并未對鋼鐵企業生產的U71Mn材質的鋼軌中氮含量有明確要求，因此該問題值得研究。

雖然氮含量對U71Mn鋼軌是有害的，但研究表明氮含量對鋼軌的常規力學性能影響不明顯，因此需要采取其它方法。

據2008年第1期《天津冶金》的“一種高鈷鎳超高強度鋼力學性能的研究”報道，文章研究了隨著鋼中碳含量的增加，斷裂韌性隨之降低，但文中未提及鋼中氮含量如何對斷裂韌性產生影響。

據2001年第3期《中國鐵道科學》的“PD3及BNbRE鋼軌斷裂韌性K_Ic的研究”報道，文章只是對斷裂韌性進行了研究，但并未研究氮含量對斷裂韌性的影響。

據2008年第5期《鋼鐵》的“一種低合金超高強度鋼組織與性能的研究”報道，文章研究了不同的熱處理制度對鋼的拉伸、沖擊和斷裂韌性的影響，但并未對鋼中氮含量如何影響斷裂韌性進行研究。

據2005年第1期《西北工業大學學報》的“超高強鋼23Co14Ni12Cr3強韌性的優化配合”報道，該文章研究了不同的熱處理制度對斷裂韌性的影響，但文章并未研究鋼中氮含量對斷裂韌性的影響。

據2008年第4期《金屬學報》的“1500Mpa級40CrNi3MoV鋼的氫脆敏感性”報道，文章研究了不同硅含量對40CrNi3MoV鋼的斷裂韌性進行了研究，但文中未研究氮含量對斷裂韌性的影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠保證鋼軌質量可靠的一種確定U71Mn鋼軌中氮含量上限的方法。

技術解決方案

本發明將鋼軌的斷裂韌性與鋼軌中的氮含量對應起來，鋼軌中的氮含量重量與鋼軌重量之比≤94×10^-6，鋼軌的質量是可靠的。

本發明鋼軌的斷裂韌性與鋼軌中的氮含量的關系式為：y＝-0.159x＝45.62，其中：x為氮含量，y為斷裂韌性，上述回歸關系式中的相關系數平方為0.8508。

本發明由于將鋼軌的斷裂韌性與鋼軌中的氮含量對應起來，從而明確了U71Mn鋼軌的氮含量上限，使得鋼軌中的氮含量重量與鋼軌重量之比≤94×10^-6的條件下，保證了鋼軌質量的可靠性。

附圖說明

圖1為本發明鋼中氮含量與鋼軌斷裂韌性的關系圖。

具體實施方式

見圖1，氮含量與斷裂韌性回歸結果表明，隨著氮含量的增加，鋼軌的斷裂韌性呈明顯的下降趨勢，由于其相關系數達到0.92，因此這種趨勢較明顯。因此，氮對U71Mn高速鋼軌是有害的。圖1中的斷裂韌性值為表2中斷裂韌性的平均值。

1、氮含量與常規力學性能的關系

將U71Mn鋼軌中的氮含量分為N≤60ppm(1ppm＝10^-6)和N在60～94ppm區間內兩個部分，對生產的U71Mn材質鋼軌的力學性能進行了統計，其中N≤60ppm的高速軌有203爐，N在60～94ppm區間內共有33爐。

由表1可見，雖然鋼中氮含量的范圍不同，但抗拉強度和延伸率無明顯的差異。表1工業生產的高速軌性能統計

2、氮含量與斷裂韌性的關系

對U71Mn鋼進行低溫-20℃下斷裂韌性的檢測，樣本數共為10個，其氮含量及其對應的斷裂韌性值如下表所示。

由表2可見，隨著氮含量的增加，鋼軌的斷裂韌性呈下降趨勢。

鐵道部對鋼軌的斷裂韌性有明確的要求，根據中華人民共和國鐵道行業標準TB/T2344-2003，要求鋼軌在-20℃下斷裂韌性的最小值不小于26Mpa?m^1/2，平均值不小于29Mpa?m^1/2。由表2可見，U71Mn鋼軌中的氮含量為94ppm，鋼軌的斷裂韌性是滿足標準要求的。

表2U71Mn鋼軌不同氮含量下的斷裂韌性