[發(fā)明專(zhuān)利]亞共析鋼軌焊后熱處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910848005.2
• 申請(qǐng)日: 2019-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110438326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白威;李大東;陸鑫;徐飛翔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C21D9/50
• 分類(lèi)號(hào): C21D9/50
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 傅劍濤

本發(fā)明公開(kāi)了一種亞共析鋼軌焊后熱處理方法，鐵路鋼軌制造技術(shù)領(lǐng)域，提供一種能夠?qū)喒参鲣撥壓附咏宇^的踏面縱向硬度控制在合理范圍內(nèi)的亞共析鋼軌焊后熱處理方法。該熱處理方法包括依次進(jìn)行的以下步驟：A、將亞共析鋼軌焊接得到的溫度為1100～1400℃的焊接接頭進(jìn)行第一冷卻至不高于200℃，第一冷卻的方式為置于空氣中的自然冷卻；B、將焊接接頭加熱至840～920℃；C、將焊接接頭進(jìn)行第二冷卻，當(dāng)冷卻至320～400℃時(shí)停止第二冷卻，隨即進(jìn)行第三冷卻至5～40℃，得到軌頭踏面縱向硬度為鋼軌母材平均硬度的85～90％的焊接接頭；第二冷卻的方式為施以冷卻介質(zhì)的快速冷卻，第二冷卻的開(kāi)冷溫度為800℃以上；第三冷卻的方式為置于空氣中的自然冷卻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路鋼軌制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種亞共析鋼軌焊后熱處理方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段，全球鐵路系統(tǒng)主要涵蓋重載鐵路、高速鐵路及客貨混運(yùn)鐵路三種類(lèi)型。重載鐵路列車(chē)軸重大(軸重25t～40t)，所用鋼軌的碳含量通常大于0.75％，抗拉強(qiáng)度在1200MPa以上，具有全珠光體組織或以珠光體為主，包含微量的二次滲碳體，在具有高強(qiáng)度、高硬度的同時(shí)保證耐磨性。由于客貨混運(yùn)鐵路既要承擔(dān)客運(yùn)，又要保證貨物運(yùn)輸，因而要求鋼軌在具有一定耐磨損性能的同時(shí)，還要具有良好的抗疲勞性能。因此，客貨混運(yùn)鐵路所用鋼軌的碳含量通常為0.70％～0.80％，抗拉強(qiáng)度在900MPa～1100MPa之間，組織一般以珠光體為主，部分鋼軌組織包含微量的鐵素體。而對(duì)于高速鐵路(軸重11t～14t)和準(zhǔn)高速鐵路，由于二者均要求鋼軌具有一定的抗疲勞性能，所以目前廣泛使用的是碳含量在0.65％～0.76％之間，抗拉強(qiáng)度900MPa的U71Mn熱軋鋼軌。

然而，線路考察表明，由于高速列車(chē)軸重較輕，運(yùn)營(yíng)過(guò)程中輪軌間的磨損較小，導(dǎo)致已產(chǎn)生于鋼軌軌頭表面或側(cè)面的裂紋難以磨去，經(jīng)輪軌間接觸力往復(fù)作用，反而會(huì)加劇裂紋擴(kuò)展，大大增加了鋼軌的斷裂傾向，嚴(yán)重危及鐵路行車(chē)安全。此外，如果僅僅通過(guò)降低鋼軌強(qiáng)度和硬度來(lái)提高鋼軌磨耗速率，不僅會(huì)使鋼軌表層產(chǎn)生塑性流變，造成鋼軌斷面尺寸偏差，還將使鋼軌磨損過(guò)快，縮短使用壽命。因此，在高速及準(zhǔn)高速鐵路中，以珠光體組織為主的熱軋鋼軌難以達(dá)到兼顧耐磨損與耐滾動(dòng)接觸疲勞性能的目的。為改善高速鐵路鋼軌的抗接觸疲勞傷損性能，近年來(lái)發(fā)展出了一種以貝氏體組織為主，包含微量馬氏體和殘余奧氏體的鋼軌。專(zhuān)利號(hào)“CN1074058C”的專(zhuān)利公開(kāi)了一種焊接部接合性?xún)?yōu)良的貝氏體鋼鋼軌及其制造方法。然而，此種鋼軌在生產(chǎn)過(guò)程中需要添加大量的貴重元素(如Nb、Mo、V等)，導(dǎo)致制造成本達(dá)到了普通珠光體鋼軌的兩倍。此外，鋼軌過(guò)程控制和生產(chǎn)工藝要求嚴(yán)格等因素導(dǎo)致此種鋼軌難于大批量推廣使用。在此情形下，碳含量在0.55％～0.65％之間，抗拉強(qiáng)度在900MPa以下的亞共析熱處理鋼軌應(yīng)運(yùn)而生。此類(lèi)鋼軌組織以珠光體為主，含有微量鐵素體。與傳統(tǒng)U71Mn熱軋珠光體鋼軌相比，亞共析鋼軌具有低廉的生產(chǎn)成本、良好的耐磨損性能及抗疲勞性能，有望成為替代U71Mn的新一代鋼軌產(chǎn)品，用于高速和準(zhǔn)高速鐵路。亞共析鋼軌的化學(xué)成分一般為：C含量0.40～0.64重量％，Si含量0.10～1.00重量％，Mn含量0.30～1.50重量％，少于等于0.025重量％的P，少于等于0.025重量％的S，少于等于0.005重量％的Al，大于0少于等于0.05重量％的稀土元素，總量大于0且小于等于0.20重量％的V、Cr和Ti中的至少一種，以及余量的Fe和不可避免的雜質(zhì)。基于上述成分的亞共析鋼軌軌頭部位在室溫下的金相組織為珠光體和15％～50％鐵素體的均勻混合組織。