[發(fā)明專利]一種曲線用高耐磨高強(qiáng)韌貝馬復(fù)相組織鋼軌及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911293332.2
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111593258A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 北京特冶工貿(mào)有限責(zé)任公司
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/58;C21D8/00;C21D9/04;C22C33/04
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

本發(fā)明公開了一種曲線用高耐磨高強(qiáng)韌貝馬復(fù)相組織鋼軌及其生產(chǎn)方法，鋼軌顯微組織的含量，按體積分?jǐn)?shù)百分比，包含：20～50％的貝氏體，40～70％的馬氏體，2～10％的殘余奧氏體，0～2％的碳化物。將鋼軌自然冷卻至踏面溫度為650～850℃；將鋼軌踏面以0.1～5℃/s的冷卻速度冷卻至150～350℃；將鋼軌升溫至200～400℃，之后以0.1～0.5℃/s的冷速冷卻至室溫；將鋼軌在200～400℃回火6～60小時，得到曲線用高耐磨貝馬復(fù)相組織鋼軌。這種鋼軌成本低，耐磨性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼軌，具體來說是一種重載曲線鋼軌。

背景技術(shù)

目前我國大宗和長途貨物的運(yùn)輸主要依靠貨運(yùn)鐵路承擔(dān)，鐵路的貨運(yùn)能力直接影響著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。重載鐵路是提升貨運(yùn)能力的最有效的途徑，也是我國鐵路發(fā)展的重要方向。隨著重載鐵路的發(fā)展，我國現(xiàn)有鋼軌性能已無法滿足軸重增加、運(yùn)量加大對鋼軌材料性能的要求，韌塑性、耐磨性、抗疲勞性的嚴(yán)苛要求已成為制約我國重載鐵路發(fā)展的瓶頸環(huán)節(jié)。因此，研發(fā)綜合性能優(yōu)異的下一代重載鋼軌勢在必行。

在此背景下，很多科技工作者開始關(guān)注貝氏體鋼軌的研制與生產(chǎn)。例如北京特冶工貿(mào)有限公司申請并已經(jīng)授權(quán)的CN101921971A“曲線和重載鋼軌用貝氏體鋼和貝氏體鋼軌及其生產(chǎn)方法”涉及的曲線重載鋼軌，抗拉強(qiáng)度1300-1500MPa，延伸率≥10％，常溫沖擊韌性≥75J/cm²，低溫沖擊韌性≥40J/cm²，布氏硬度≥ 380HB，并且成本較低，通過在線試用，效果滿意。然而，曲線重載鋼軌，在使用過程中，側(cè)向磨損嚴(yán)重，另外，在地鐵曲線上也遇到了類似的問題，北京特冶工貿(mào)有限公司承擔(dān)著國家重點研發(fā)計劃2017YFB0304500“重載鐵路用高耐磨高強(qiáng)韌性鋼軌關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”課題，經(jīng)過課題組的研究的反復(fù)試驗，發(fā)現(xiàn)對于該問題，這不僅僅是提高強(qiáng)度就可以解決的，需從顯微組織入手，進(jìn)一步提高耐磨性能，以抑制重載鐵路和地鐵曲線上的側(cè)向磨損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種適合于曲線，特別是重載曲線用的鋼軌，采用貝氏體和馬氏體復(fù)相組織，保證了綜合性能，強(qiáng)化了耐磨性能。

一種曲線用高耐磨高強(qiáng)韌貝馬復(fù)相組織鋼軌，其顯微組織的含量，按體積分?jǐn)?shù)百分比，包含：20～50％的貝氏體，40～70％的馬氏體，2～10％的殘余奧氏體， 0～2％的碳化物。

進(jìn)一步地，其軌頭踏面以下5mm的顯微組織含量，按照體積分?jǐn)?shù)百分比，包含：20～40％的貝氏體，50～70％的馬氏體，2～6％的殘余奧氏體，0～2％的碳化物。

更進(jìn)一步地，其軌頭踏面以下15mm的顯微組織含量，按照體積分?jǐn)?shù)百分比，包含：30～50％的貝氏體，40～60％的馬氏體，5～10％的殘余奧氏體，0～1％的碳化物。

所述馬氏體優(yōu)生采用回火馬氏體；碳化物包含但不限于細(xì)小的滲碳體、過渡性碳化物、V的碳化物、Nb的碳化物。

所述鋼軌中合金元素的含量，按照質(zhì)量百分比，包含：C：0.15～0.25wt％， Mn：1.8～2.3wt％，Si：0.6～1.2wt％，Cr：0.5～1.0wt％，Ni：0.4～0.8wt％，Mo： 0.25～0.45wt％，V：0.001～0.02wt％，Nb：0.001～0.02wt％，其余部分為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素。

鋼軌不同于普通的鋼板等材料，軌頭、軌腰和軌底寬度不同，不同部位的淬透性不同，不僅金相組織控制難度大，還易造成鋼軌應(yīng)力變形，所以熱處理工藝非常關(guān)鍵。

因此，本發(fā)明還提供了一種曲線用高耐磨高強(qiáng)韌貝馬復(fù)相組織鋼軌的制造方法，其特征在于，它的制備包括以下步驟：

(1)冶煉鑄造成包括C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、V、Nb、Fe合金元素和不可避免的雜質(zhì)元素的鋼錠；

(2)將鋼錠加工成鋼軌；