[發明專利]一種過共析鋼軌及其制備方法

有效

• 申請號: 201610552631.3
• 申請日: 2016-07-14
• 公開（公告）號: CN106086663B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 韓振宇;鄒明;郭華;陶功明;汪淵;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: C22C38/12
• 分類號: C22C38/12;C22C38/14;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/18;C21D8/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 嚴政,鄒飛艷

技術領域

本發明涉及鐵路領域，具體地，涉及一種過共析鋼軌及其制備方法。

背景技術

珠光體鋼軌是鐵路領域用量最大、使用范圍最廣的產品。隨著鐵路軸重及行車密度的不斷增加，現有過共析碳含量的普通碳素鋼軌及微合金化鋼軌即使經過熱處理后，最高強度僅為1300-1400MPa，在輪軌間多向復雜重載荷作用下，軌頭部位易形成過快磨耗、核傷、剝離掉塊等傷損，鋼軌的服役壽命大幅降低并危及行車安全。因此，在苛刻的運輸條件不可逆轉的情況下，提高鋼軌的強韌性能，進而延長鋼軌的服役壽命就顯得十分重要。對于重載鐵路小半徑曲線路段而言，磨耗已逐步成為影響壽命的首要因素。研究證實，提高磨耗性能最有效的方式是提高鋼軌的硬度。現有珠光體鋼軌條件下，提高硬度最有效、最廉價的方式是提高鋼中的碳含量。然而，碳含量的提高將導致鋼軌的韌塑性指標降低，而現有的韌塑性已接近鋼軌安全服役的下限，如果該指標進一步降低將增加鋼軌在同等服役條件下發生脆斷的風險。采用熱處理技術，依托強烈的細晶強化效應，可在提高鋼軌強硬度的同時提高鋼軌的韌塑性，實踐證明，熱處理鋼軌通常擁有較相同成分熱軋鋼軌更高的強韌綜合性能。即使如此，如果碳含量進一步提高，例如達到0.85％以上，即使熱處理技術對韌塑性的提升幅度也是有限的，需要通過新技術的應用來滿足過共析碳含量條件下鋼軌強韌性能的需要。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中過共析鋼軌的強韌綜合性能不佳的問題，提供一種過共析鋼軌，以及該過共析鋼軌的制備方法。

本發明的發明人在研究過程中發現，對于高碳含量鋼軌，細化奧氏體晶粒并最終細化珠光體片層間距不僅對強度有貢獻，對韌塑性指標的提高也有顯著益處；盡管細化奧氏體晶粒最終對韌塑性的提升效果遠不及細晶強化的效果，但對于碳含量更高的過共析鋼軌，當韌塑性已趨于極限的條件下，如能進一步細化奧氏體晶粒，則對鋼軌保持高強度同時獲得更高的韌塑性是有重要意義的。對于奧氏體晶粒的細化，CN102803536A《延展性優良的珠光體系高碳鋼軌及其制造方法》中描述了如下方法：①鋼軌軋制后進行低溫再加熱，但存在的問題是奧氏體晶粒內部融化殘留有粗大碳化物，反而使加速冷卻后的珠光體組織的韌塑性降低。同時，再加熱還存在制造成本高、生產效率低等經濟性問題；②析出物釘扎奧氏體晶界，細化奧氏體晶粒，從而改善最終鋼軌的強韌性；研究表明，對于過共析碳含量的鋼軌，奧氏體狀態對最終產品性能的影響是有限的。然而，當碳含量超過0.85％時，奧氏體狀態對產品的性能的影響不容忽視。

本發明的發明人在研究過程中還發現，若要達到細化奧氏體晶粒并最終獲得性能優良的鋼軌產品，需對開軋溫度、終軋溫度進行統一協調控制，才能最終制備出過共析條件下強韌綜合性能優良的鋼軌，如果同時結合對鋼坯的化學成分和冷卻工藝的控制，則會制備出性能更優的鋼軌。

由此，本發明提供一種制備過共析鋼軌的方法，其中，該方法包括將含有V和Ti的鋼坯進行軋制，其中，以鋼坯的總重量為基準，所述鋼坯含有0.85-0.94重量％的碳，開軋溫度T_開和終軋溫度T_終與釩含量[V]和鈦含量[Ti]的關系滿足以下公式：

T_開＝1100+a([V]+5[Ti])，

T_終＝750+b([V]+5[Ti])，

其中，500≤a≤800，300≤b≤500；

以鋼坯的總重量為基準，[V]為0.03-0.08重量％，[Ti]為0.011-0.02重量％，且[V]+5[Ti]為0.12-0.14重量％。

本發明還提供了上述方法制備得到的過共析鋼軌。

采用本發明所述方法制備的過共析鋼軌具有優良的強韌綜合性能(例如韌塑性和耐接觸疲勞性能)，特別是可以得到顯微組織結構為珠光體+微量二次滲碳體的過共析鋼軌。

本發明的其它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是本發明實施例1得到的過共析鋼軌的顯微組織圖。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。