[發明專利]一種抑制鋼軌焊接接頭有害顯微組織的方法

在審

• 申請號: 202011131776.9
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112280965A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 陸鑫;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;C21D11/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴政;劉依云

本發明涉及鋼軌焊接技術領域，公開了一種抑制鋼軌焊接接頭有害顯微組織的方法，該方法包括以下步驟：步驟一：使用加速冷卻裝置(2)，采用水霧作為冷卻介質對閃光焊接得到的待冷卻的鋼軌焊接接頭軌腰部位進行加速冷卻，同時對鋼軌焊接接頭軌腰焊縫中心位置進行測溫并持續監控溫度；步驟二：溫度下降至預設溫度時，停止加速冷卻，然后將鋼軌焊接接頭置于空氣中自然冷卻至室溫。本方法利用鋼軌焊接接頭的余熱，無需將接頭重新加熱，可以有效的確保鋼軌焊接接頭中晶間滲碳體等異常組織正常，并同時保證接頭硬度及靜彎等性能滿足使用需求。

技術領域

本發明涉及鋼軌焊接技術領域，具體涉及一種抑制鋼軌焊接接頭有害顯微組織的方法。

背景技術

隨著無縫線路技術在客運、貨運以及高速、重載等鐵路建設在世界范圍內的快速發展，鋼軌接頭的質量越來越引起相關部門的重視。鐵道線路作為列車運行的直接載體，其質量的可靠性是列車安全運行的關鍵。鋼軌閃光焊接頭屬于整個線路的薄弱環節，其質量的好壞可直接影響鐵路的安全性，而鋼軌接頭的顯微組織則直接決定了接頭的使用性能。

目前，國內外主流的鋼軌均為珠光體鋼軌。所有現行適用于珠光體鋼軌閃光焊接標準和企業技術條件中，對接頭顯微組織均做出了具體的規定。中國鐵道行業標準系列標準TB/T 1632.2-2014《鋼軌焊接第2部分：閃光焊接》中規定鋼軌接頭焊縫和熱影響區的顯微組織應為珠光體，可出現少量的鐵素體，不應有馬氏體或貝氏體等有害組織；美國鐵路工程協會標準(AMEMA)中規定，鋼軌接頭焊縫和熱影響區希望為100％的珠光體組織，一旦接頭產生了未回火的馬氏體組織，會影響靜彎試驗的結果；歐標BS EN 14587-3:2012,Railway applications-Track-Flash butt welding of rails.Part 3:Welding inassociation with crossing construction標準中規定，采用光學顯微鏡在100×的放大倍數下進行觀察，不能出現具有脆化跡象的針狀碳化物及晶間連續網狀的碳化物，允許出現顆粒狀的馬氏體組織；澳標AS1085.20-2012,Railway track material Part20：Weldingof steel rail標準中規定，鋼軌接頭顯微組織應為基本上沒有晶間滲碳體和未回火馬氏體的珠光體組織，如果能滿足其他試驗的要求，允許存在少量馬氏體；多家國外知名重載線路的技術條件中，也明確規定鋼軌接頭中允許出現的晶間碳化物的位置和尺寸。

從上述標準和技術條件不難看出，世界各國對珠光體鋼軌閃光焊接頭晶間滲碳體組織的形態以及含量要求極高，甚至嚴于對馬氏體、貝氏體等有害組織的允許范疇。如何通過焊接工藝以及焊后處理工藝來抑制或消除珠光體鋼軌焊接接頭晶間碳化物組織的析出，是獲得優質珠光體鋼軌閃光焊接頭的重要因素。

晶間滲碳體即沿晶粒邊界分布的在晶粒之間的滲碳體，通常呈網狀分。滲碳體是鐵與碳的間隙化合物Fe₃C，含碳量為6.99重量％。滲碳體屬于正交晶系，晶體結構十分復雜，晶胞中含有12個鐵原子和4個碳原子。滲碳體具有很高的硬度，約為800HBW，但塑性很差，伸長率接近于零。滲碳體于低溫下具有一定的鐵磁性，但是在230℃是滲碳體的磁性轉變溫度。根據理論計算，滲碳體的熔點為1227℃。具有復雜結構的滲碳體是鋼中最常見且非常重要的碳化物，也是鋼鐵中析出相之一。無論作為共析或共晶轉變的產物，滲碳體在鋼中的存在形式與存在狀態(如Fe和C的價態變化、Fe₃C晶態與非晶態、幾何形狀、尺寸、數量和分布)都會直接影響鋼鐵的性能。根據其析出位置，可將滲碳體分為從液體相中析出的一次滲碳體、從奧氏體中析出的二次滲碳體和從鐵素體中析出的三次滲碳體。一次滲碳體呈白色條帶狀分布在萊氏體之間；二次滲碳體通常沿原始奧氏體晶界析出，當奧氏體轉變成珠光體后，二次滲碳體便呈連續網狀分布在珠光體的邊界上；三次滲碳體分布在鐵素體晶界上，但因量少、極分散，一般看不到。