[發明專利]鋼軌焊接接頭的熱處理方法

有效

• 申請號: 201810720765.0
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108754114B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 白威;李大東;王若愚;鄧健
• 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
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

本發明公開了一種鋼軌焊接接頭的熱處理方法，屬于鋼軌焊接技術領域。本發明為了解決鋼軌在線路服役過程中因焊接區域硬度偏低或接頭微觀組織異常而導致的鋼軌焊接接頭“鞍型”磨耗及接頭早期疲勞斷裂等技術問題，提供了一種鋼軌焊接接頭的熱處理方法，將鋼軌焊接接頭依次進行第一冷卻階段、第二冷卻階段和第三冷卻階段，并控制每個階段的冷卻速度和溫度，能夠有效控制馬氏體組織含量，改善鋼軌在線路服役過程中因焊接區域硬度偏低或接頭微觀組織異常而導致的鋼軌焊接接頭“鞍型”磨耗及早期疲勞斷裂，保證鐵路運行安全。

技術領域

本發明屬于鋼軌焊接技術領域，具體涉及一種鋼軌焊接接頭的熱處理方法。

背景技術

目前，國內外重載鐵路線路多采用共析珠光體鋼軌，此類鋼軌的含碳量通常在0.72-0.82重量％范圍內，金相組織為珠光體，具有強韌性匹配良好，綜合力學性能指標適中等特點。隨著鐵路的快速發展，大軸重重載線路對鋼軌服役性能提出了更高要求，且由于傳統珠光體鋼軌的綜合力學性能與焊接性能幾乎發展到了極限。在此情形下，強度等級更高，兼顧良好耐磨損性能及接觸疲勞等綜合性能的過共析鋼軌應運而生，此類鋼軌的含碳量通常在0.90-1.10重量％范圍內，金相組織為珠光體+少量二次滲碳體。現階段，鋼軌移動閃光焊已成為國內外鐵路施工現場的主流鋼軌在線焊接技術。對于強度等級與材質均不相同的兩種鋼軌，母材性能間的差異給其焊接帶來了巨大挑戰。鋼軌受焊接熱循環作用后，焊接區域的淬硬層消失并在焊縫兩側形成寬度較大的低硬度區，導致焊縫及熱影響區的硬度低于鋼軌母材。鋼軌在線路服役過程中，易優先在焊接接頭的軌頭踏面形成“鞍型”磨耗，不僅增加了輪軌沖擊，還嚴重影響鋼軌使用壽命，甚至危及行車安全。因而，如何恢復鋼軌因焊接而降低的力學性能就成了鋼軌得以應用的前提。

目前，關于過共析鋼鋼軌與共析鋼鋼軌焊接及焊后熱處理工藝研究的報道和文獻資料還相對較少。CN201610909362.1公開了一種過共析鋼軌和PG4熱處理共析珠光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鋼軌焊接接頭進行第一冷卻至400℃以下，然后將第一冷卻后的鋼軌焊接接頭加熱至860-930℃，隨后進行第二冷卻至鋼軌焊接接頭的踏面溫度為410-450℃。采用該方法獲得的異種鋼軌焊接接頭可滿足國內現行鐵道行業標準TB/T1632.2-2014《鋼軌焊接第2部分：閃光焊接》中對于疲勞、拉伸、沖擊以及靜彎試驗的測試要求；但上述發明中涉及到了鋼軌焊后正火熱處理，需要采用鋼軌焊后熱處理設備對鋼軌焊接接頭進行局部加熱，操作與實施過程復雜、成本偏高。

發明內容

本發明為了解決鋼軌在線路服役過程中因焊接區域硬度偏低或接頭微觀組織異常而導致的鋼軌焊接接頭“鞍型”磨耗及早期疲勞斷裂的技術問題，提供了一種鋼軌焊接接頭的熱處理方法，其包括以下步驟：將焊接得到的待冷卻的鋼軌焊接接頭在第一冷卻速度下進行第一階段冷卻，以使鋼軌焊接接頭的軌頭表層溫度降至650～720℃，接著使鋼軌焊接接頭在第二冷卻速度下進行第二階段冷卻，以使鋼軌焊接接頭的軌頭表層溫度降至220～280℃，最后使鋼軌焊接接頭在第三冷卻速度下進行第三階段冷卻，以使鋼軌焊接接頭的軌頭表層溫度降至10～30℃。

其中，上述所述的鋼軌焊接接頭的熱處理方法中，所述鋼軌焊接接頭為由具有同種軌型的過共析鋼軌和共析鋼軌焊接而成的異種鋼軌焊接接頭。

優選的，上述所述的過共析鋼鋼軌與共析鋼鋼軌焊接接頭的焊后熱處理方法中，所述過共析鋼軌的軌型為60～75kg/m，所述共析鋼軌的軌型為60～75kg/m。

其中，上述所述的鋼軌焊接接頭的熱處理方法中，所述鋼軌焊接接頭的起始溫度為1000～1400℃。

其中，上述所述的鋼軌焊接接頭的熱處理方法中，所述第一階段冷卻的方式為在空氣中自然冷卻。

其中，上述所述的鋼軌焊接接頭的熱處理方法中，所述第一冷卻速度為5.0～9.0℃/s。