[發明專利]一種共析鋼軌與過共析鋼軌焊接接頭熱處理方法

有效

• 申請號: 201810946975.1
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109055708B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 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: 傅劍濤

本發明公開了一種共析鋼軌與過共析鋼軌焊接接頭熱處理方法，涉及鐵路鋼軌制造技術領域，提供一種成本較低且處理后焊接接頭機械性能良好的焊接接頭熱處理方法。該方法包括依次進行的以下步驟：A、將溫度為1000～1400℃的焊接接頭進行第一階段冷卻，使焊接接頭表面溫度降低至650～720℃，第一階段冷卻為空冷，冷卻速度為5.0～9.0℃/s；B、將焊接接頭進行第二階段冷卻，使焊接接頭表面溫度降低至170～230℃，第二階段冷卻為采用仿型冷卻裝置進行的冷卻，冷卻速度為1.5～2.5℃/s；C、將焊接接頭進行第三階段冷卻，使焊接接頭表面溫度降低至10～30℃，第三階段冷卻為采用仿型冷卻裝置進行的冷卻，冷卻速度為0.05～0.50℃/s。

技術領域

本發明涉及鐵路鋼軌制造技術領域，尤其涉及一種共析鋼軌與過共析鋼軌焊接接頭熱處理方法。

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。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，而對于強度等級與材質均不相同的兩種鋼軌，母材性能之間的差異給其焊接帶來了巨大挑戰。同時，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，還嚴重影響到鋼軌使用壽命，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，關于過共析鋼軌與共析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過程，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，不僅操作與實施過程復雜，而且成本偏高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種成本較低且處理后焊接接頭機械性能良好的共析鋼軌與過共析鋼軌焊接接頭熱處理方法。

為解決上述問題采用的技術方案是：共析鋼軌與過共析鋼軌焊接接頭熱處理方法包括依次進行的以下步驟：

A、將共析珠光體鋼軌和過共析鋼軌焊接形成的溫度為1000～1400℃的焊接接頭進行第一階段冷卻，使焊接接頭表面溫度降低至650～720℃，第一階段冷卻為空氣中自然冷卻，冷卻速度為5.0～9.0℃/s；

B、將焊接接頭進行第二階段冷卻，使焊接接頭表面溫度降低至170～230℃，第二階段冷卻為采用仿型冷卻裝置進行的冷卻，仿型冷卻裝置對焊接接頭噴射壓縮空氣或水霧混合氣，冷卻速度為1.5～2.5℃/s；

C、將焊接接頭進行第三階段冷卻，使焊接接頭表面溫度降低至10～30℃，第三階段冷卻為采用仿型冷卻裝置進行的冷卻，仿型冷卻裝置對焊接接頭噴射壓縮空氣或水霧混合氣，冷卻速度為0.05～0.50℃/s。

進一步的是：步驟B中，仿型冷卻裝置距離焊接接頭20～50mm；冷卻裝置所噴射出的壓縮空氣或水霧混合氣的壓為0.40～0.80MPa。