[發明專利]一種貝氏體鋼軌焊接接頭的焊后熱處理方法

有效

• 申請號: 201410135909.8
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103898310A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 李大東;鄧健;余騰義;劉錦燕;韓振宇;鄒明;袁俊;郭華;王春建;賈濟海
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50;C21D9/04
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李婉婉;張苗

技術領域

本發明涉及鐵路鋼軌焊接技術領域，具體地，涉及一種貝氏體鋼軌焊接接頭的焊后熱處理方法。

背景技術

貝氏體鋼軌是近年來研發的新品種，主要應用于生產鐵路用戶使用的鋼軌和道岔，因其具有抗拉強度大、硬度高、抗疲勞性能好和耐磨性能優異等優點，日益受到制造廠家和鐵路用戶的關注。鋼軌一般都需要進行焊接（無論是焊軌基地閃光焊接，還是鐵路現場鋁熱焊接，或氣壓焊接）以形成無縫線路，以及提高鐵路的平順性和保證列車的平穩運行。多年數據統計表明，鋼軌焊接接頭發生傷損斷軌事故的概率遠大于鋼軌母材本身，所以鋼軌焊接接頭的質量歷來是鐵路工務部門關心的重大技術問題，它關系到整個鐵路運輸的安全。

馬氏體組織為一種硬而脆組織，它的存在將降低焊接接頭的韌塑性，所以在中華人民共和國鐵道行業標準系列標準TB/T1632.2-2005《鋼軌焊接第二部分：閃光焊接》、TB/T1632.3-2005《鋼軌焊接第三部分：鋁熱焊接》、TB/T1632.4-2005《鋼軌焊接第四部分：氣壓焊接》中均明確要求珠光體鋼軌焊接接頭中的焊縫、熱影響區不應出現馬氏體及魏氏組織。而目前，對貝氏體鋼軌還沒有標準規定，因貝氏體鋼軌中的馬氏體帶狀組織顯微硬度高達570HV，因此需要盡量降低馬氏體組織面積百分比含量。

貝氏體鋼軌的化學成分通常為：碳含量0.20-0.30重量％，Si含量1.4-2.0重量％，Mn含量1.5-2.5重量％，Cr含量0.30-1.20重量％，Mo含量0.20-0.60重量％。由于其中所含的合金元素含量較高（達到5%以上），當貝氏體鋼軌在焊接后采取空冷或者在普通的焊后將焊接接頭區域加熱到900℃左右后的正火熱處理工藝后，在焊接熱影響區仍然存在馬氏體組織。特別是在鋼軌軌頭與軌腰的過渡三角區、軌腰與軌底的過渡三角區，因Mn偏析而導致的馬氏體偏析帶狀組織嚴重，從而導致鋼軌的韌塑性降低，沖擊功降低到鋼軌母材的50%左右，極大地降低了貝氏體鋼軌焊接接頭區域的力學性能，給鐵路安全運行帶來了潛在的危害。

目前國內鋼軌閃光或氣壓焊焊接后通常按TB/T1632標準要求在900℃左右進行焊后正火熱處理工藝，采用中頻感應電加熱或氧乙炔火焰加熱至900℃的峰溫后空冷至室溫，甚至在正火后采取風冷工藝以進一步提高踏面硬度。焊后正火熱處理一方面可以提高鋼軌接頭的力學性能，特別是使得沖擊韌性提高顯著；另一方面是顯著降低焊接接頭應力，避免在焊接接頭出現裂紋傷損時呈“S”型擴展，從而保障焊接接頭的安全性能。作為珠光體類型的鋼軌（如U71Mn、U75V、U78CrV等鋼軌）均采用了焊后900℃左右峰溫加熱后冷卻的工藝，對鐵路行車安全提供了保障。而作為合金含量較高的貝氏體鋼軌，在同樣的焊后熱處理工藝條件下空冷至室溫，在正常焊后空冷和焊后正火冷卻工藝中高Mn偏析帶將會在鋼軌軌頭與軌腰的過渡三角區、軌腰與軌底的過渡三角區產生馬氏體組織轉變，形成帶狀脆硬的馬氏體組織，導致韌塑性降低。

綜上所述，市場上亟需找到一種操作簡單且能夠顯著降低貝氏體鋼軌焊接接頭中的馬氏體組織含量的焊后熱處理方法，以提高鋼軌焊接接頭的沖擊韌性并保證鐵路安全運行。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種新的貝氏體鋼軌焊接接頭的焊后熱處理方法，該方法操作簡單，且能夠顯著提高貝氏體鋼軌焊接接頭的沖擊韌性、降低貝氏體鋼軌焊接接頭中的馬氏體組織的含量，從而保證鐵路安全運行。

為了實現上述目的，本發明提供了一種貝氏體鋼軌焊接接頭的焊后熱處理方法，該方法包括：將焊接得到的待冷卻的貝氏體鋼軌的焊接接頭進行第一冷卻至第一溫度，然后將第一冷卻后的焊接接頭加熱至第二溫度，然后再進行第二冷卻，其中，所述第一溫度不高于450℃，所述第二溫度高于所述第一溫度且不高于510℃。

通過本發明的上述貝氏體鋼軌焊接接頭的焊后熱處理方法所得到的鋼軌焊接接頭中的馬氏體組織分布均勻，而且馬氏體組織的面積百分含量顯著降低，顯著地改善了貝氏體鋼軌焊接接頭的沖擊韌性，從而保證鐵路安全運行。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1是采用實施例1中的方法所得到的貝氏體鋼軌焊接接頭的軌頭三角區中的馬氏體組織分布的面積和效果的圖。

圖2是采用實施例1中的方法所得到的貝氏體鋼軌焊接接頭的軌底三角區中的馬氏體組織分布的面積和效果的圖。