[發明專利]一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌及其制造方法

有效

• 申請號: 201910865115.X
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110541125B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 高古輝;白秉哲;桂曉露;譚諄禮;翁宇慶
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C22C38/58
• 分類號: C22C38/58;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/44;C22C38/02;C22C33/04;C21D1/18
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明屬于鐵路用鋼技術領域，具體涉及一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌及其制造方法。一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌，其顯微組織的含量，按體積百分比，包含：30～55％的貝氏體，40～65％的馬氏體，3～10％的殘余奧氏體，0.5～2％的碳氮化物。本發明一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌，解決了重載鐵路、特別是小半徑曲線鋼軌面臨的側磨嚴重的問題。本發明還提出了獲得該貝氏體復相組織鋼軌的制造方法。

技術領域

本發明屬于鐵路用鋼技術領域，具體涉及一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌及其制造方法。

背景技術

重載鐵路是提升鐵路貨運能力的最有效的途徑，也是我國鐵路發展的重要方向。為了進一步提高運載效率，降低運載成本，重載列車的軸重、行車速度和頻率不斷增加，在這種情況下，重載鋼軌的磨損問題日益突出，特別是重載鐵路的小半徑曲線段，鋼軌由于受到額外的導向力和沖角作用，會發生異常嚴重的側磨，限制了鋼軌的使用壽命，影響行車安全。因此，發展新一代高耐磨重載鋼軌勢在必行。

目前，國內外廣泛應用的鋼軌材料大多數是珠光體鋼軌，一般認為，鋼軌的硬度級別越高，其耐磨性能越好；因此珠光體鋼軌通過增加碳含量和在線熱處理工藝等，硬度級別已經由最初的220HB逐漸提高到350-400HB。但對于珠光體鋼軌，硬度達到400HB已經接近其強度極限。另外，隨著珠光體鋼軌材料強度級別的提高，接觸疲勞損傷越來越嚴重，成為高強度級別珠光體鋼軌的主要失效形式。接觸疲勞損傷主要是由于亞表層的微裂紋引起的，而這種亞表層微裂紋的形成和在行車過程中鋼軌表面形成的白亮層有關，這是珠光體鋼軌不可避免的，隨著碳含量的增加，這種趨勢也會增加。

鑒于珠光體鋼軌已經發展到極限，以及難以控制的接觸疲勞損傷，目前各國都在努力研制新的鋼種，研究表明貝氏體鋼軌在較低的碳含量條件下即可獲得高碳珠光體鋼軌的硬度，并具有顯著優越的抗接觸疲勞性能，因此，貝氏體鋼軌成為最受關注的研究熱點。但是貝氏體鋼軌的耐磨性一直存在爭議，有研究表明，貝氏體鋼軌的耐磨性不如珠光體鋼軌(Wear 105(1985)199-222)；但也有研究表明，貝氏體鋼軌的耐磨性優于珠光體鋼軌(Wear 203-204(1997)196-205)。

由于貝氏體相變具有不完全性特征，因此在貝氏體鋼軌中很難獲得單一的貝氏體組織，上述耐磨性不一致的現象可能與貝氏體鋼軌復相組織的比例、類型有關，但目前仍缺少資料提供合理的復相組織類型和比例，以適應重載鐵路、特別是小半徑曲線鋼軌的服役環境。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌，以解決重載鐵路、特別是小半徑曲線鋼軌面臨的側磨嚴重的問題。

第二個目的在于提供獲得這種貝氏體復相組織鋼軌的制造方法。

為了達到上述第一個目的，本發明采用下述技術方案：

一種重載鐵路用高耐磨貝氏體復相組織鋼軌，其顯微組織的含量，按體積百分比，包含：30～55％的貝氏體，40～65％的馬氏體，3～10％的殘余奧氏體，0.5～2％的碳氮化物。

優選地，上述重載曲線用貝氏體復相組織鋼軌中，其軌頭踏面以下5mm的顯微組織含量，按照體積百分比，包含：30～50％的貝氏體，45～65％的馬氏體，3～8％的殘余奧氏體，1～2％的碳氮化物。

優選地，上述重載曲線用貝氏體復相組織鋼軌中，其軌頭踏面以下15mm的顯微組織含量，按照體積百分比，包含：40～55％的貝氏體，40～55％的馬氏體，4～10％的殘余奧氏體，0.5～1％的碳氮化物。

優選地，上述重載曲線用貝氏體復相組織鋼軌中，馬氏體是“貧碳”的馬氏體；碳氮化物包含但不限于細小的滲碳體、過渡性碳化物、V的碳氮化物、Nb的碳氮化物。