[發(fā)明專利]釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410382419.8
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104087836A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓振宇;鄒明;汪淵;袁俊;郭華;李大東;鄧勇
• 申請（專利權(quán)）人: 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C22C38/24
• 分類號: C22C38/24;C21D8/00
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51226
• 代理人: 柯海軍;武森濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼軌，具體涉及一種釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌。

背景技術(shù)

鐵路的飛速發(fā)展對鋼軌性能提出了更高要求，鐵路用鋼軌主要分為珠光體型和貝氏體型兩大類。其中，珠光體型鋼軌又依據(jù)線路條件的差異分為亞共析、共析和過共析型。目前，我國既有客貨混運鐵路及重載鐵路主要以U75V、U78CrV、U77MnCr等共析、過共析珠光體熱軋及熱處理鋼軌為主，高速鐵路以U71Mn熱軋鋼軌為主。珠光體鋼軌綜合性能的提高主要采用微合金化、熱處理以及合金化+熱處理三種方式，而合金化+熱處理被認(rèn)為是提高鋼軌性能最有效、最具性價比的方式。珠光體顯微組織由近似平行分布的片層狀鐵素體及其間不連續(xù)分布的滲碳體組成。已有研究證明，軟質(zhì)鐵素體為鋼軌提供必要的韌塑性以提高鋼軌的疲勞性能；在輪軌應(yīng)力作用下，滲碳體被擠出并聚集在表層使鋼軌硬度進(jìn)一步提高，抵抗車輪的往復(fù)磨耗，從而達(dá)到鋼軌使用長壽化的目標(biāo)。一般來說，珠光體片間距越細(xì)、碳化物硬度越高，鋼軌的耐磨損性能越好。因此，重載鐵路鐵路鋼軌往往添加Cr、V等碳化物形成元素形成硬度更高的復(fù)雜碳化物。然而，耐磨損性能的提高將會帶來鋼軌耐接觸疲勞性能的降低，在服役過程中易產(chǎn)生黑斑、斜裂紋、剝離掉塊等傷損，特別是鋼軌定期打磨無法滿足時，表現(xiàn)得更為明顯；基于珠光體鋼軌磨損及疲勞性能無法同時滿足的問題，認(rèn)為珠光體鋼軌的發(fā)展已接近極限。

因此，尋找一種綜合強韌性能更好的超細(xì)珠光體鋼軌，可以更好地滿足未來鐵路發(fā)展需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌。

釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌，其化學(xué)成分以重量百分比計，C:0.78～0.86％、Si：0.15～0.70％、Mn：0.40～1.20％、Cr：0.30～0.80％、V：0.04～0.12％、S≤0.010％，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；

其生產(chǎn)方法中，對終軋后帶有余熱的鋼軌的軌頭部位施加水霧混合氣進(jìn)行加速冷卻，冷速為4.0～8.0℃/s，當(dāng)軌頭表層溫度降至500～550℃時停止施加水霧混合氣，并施加壓縮空氣進(jìn)行加速冷卻，冷速為1.5～3.5℃/s，當(dāng)軌頭表層溫度低于400℃時停止加速冷卻，空冷至室溫。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌的生產(chǎn)方法中，先采用轉(zhuǎn)爐或電爐冶煉、LF精煉、RH或VD處理后連鑄得到250mm×250mm～450mm×450mm斷面方坯。

本發(fā)明有益效果：

(1)、本發(fā)明釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌的軌頭部位特別是距離軌頭表層20mm深范圍內(nèi)珠光體片層間距為0.07～0.10μm；

(2)、本發(fā)明釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌在同等條件下的磨耗量更低，具有更高的強韌性能和耐磨損性能；

(3)、本發(fā)明釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌基于細(xì)晶強化的特性，鋼軌的耐接觸疲勞性能也獲得了同步提升；

(4)、本發(fā)明釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌的抗拉強度≥1400MPa、延伸率≥10％、軌頭踏面硬度≥420HB、軌頭踏面下方20mm處硬度≥375HB，適宜于重載鐵路磨耗過快或疲勞問題突出的路段。

具體實施方式

本發(fā)明是通過對珠光體片層間距的細(xì)化至極限可達(dá)到進(jìn)一步提高鋼軌性能的目的。發(fā)明人在研究過程中發(fā)現(xiàn)，目前鐵路應(yīng)用的珠光體鋼軌片層間距一般在0.12～0.20μm之間。通過特定的化學(xué)成分設(shè)計并配合接近極限的熱處理工藝，軌頭部位特別是距離軌頭表層20mm深范圍內(nèi)珠光體片層間距可細(xì)化至0.07～0.10μm。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種釩鉻微合金化超細(xì)珠光體鋼軌及其生產(chǎn)方法。具體來說，在現(xiàn)有珠光體鋼軌碳含量基礎(chǔ)上，輔以適量Si、Mn元素并采用V、Cr復(fù)合微合金化，通過對余熱鋼軌施加兩段具有不同冷卻速度的冷卻方式，在確保鋼軌全斷面仍為珠光體組織的同時大幅提升鋼軌的強硬度指標(biāo)，這種采用細(xì)晶強化方式獲得的鋼軌不僅具有優(yōu)良的耐磨損性能，同時耐接觸疲勞性能較現(xiàn)有產(chǎn)品也有明顯改善。