[發(fā)明專利]一種調(diào)控鋼軌焊接接頭顯微組織的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011134206.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN112280966A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸鑫;李大東;王若愚;鄧健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號(hào): C21D9/50
• 分類號(hào): C21D9/50;C21D11/00
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴(yán)政;劉依云

本發(fā)明涉及鋼軌焊接領(lǐng)域，公開了一種調(diào)控鋼軌接頭顯微組織的方法。包括以下步驟：步驟一：使用加速冷卻裝置，采用水霧為冷卻介質(zhì)，對(duì)閃光焊接得到的待冷卻的接頭軌腰部位進(jìn)行第一階段加速冷卻，同時(shí)對(duì)接頭軌腰焊縫中心位置進(jìn)行測(cè)溫并監(jiān)控溫度；步驟二：當(dāng)溫度下降至第一預(yù)設(shè)溫度時(shí)，采用壓縮空氣為冷卻介質(zhì)對(duì)接頭軌腰部位進(jìn)行第二階段加速冷卻，同時(shí)對(duì)接頭軌腰焊縫中心位置進(jìn)行測(cè)溫并持續(xù)監(jiān)控溫度；步驟三：當(dāng)溫度下降至第二預(yù)設(shè)溫度時(shí)，停止加速冷卻，然后將接頭置于空氣中自然冷卻至室溫。該方法利用鋼軌焊接接頭的余熱，可以有效的確保珠光體鋼軌閃光焊接頭中晶間滲碳體等異常組織正常，并同時(shí)保證接頭硬度及靜彎等性能滿足使用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼軌焊接領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控鋼軌接頭顯微組織的方法。

背景技術(shù)

隨著無縫線路技術(shù)在客運(yùn)、貨運(yùn)以及高速、重載等鐵路建設(shè)在世界范圍內(nèi)的快速發(fā)展，鋼軌接頭的質(zhì)量越來越引起相關(guān)部門的重視。鐵道線路作為列車運(yùn)行的直接載體，其質(zhì)量的可靠性是列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵。鋼軌閃光焊接頭屬于整個(gè)線路的薄弱環(huán)節(jié)，其質(zhì)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(nèi)外主流的鋼軌均為珠光體鋼軌。所有現(xiàn)行適用于珠光體鋼軌閃光焊接標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)技術(shù)條件中，對(duì)接頭顯微組織均做出了具體的規(guī)定。中國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)系列標(biāo)準(zhǔn)TB/T 1632.2-2014《鋼軌焊接第2部分：閃光焊接》中規(guī)定鋼軌接頭焊縫和熱影響區(qū)的顯微組織應(yīng)為珠光體，可出現(xiàn)少量的鐵素體，不應(yīng)有馬氏體或貝氏體等有害組織；美國鐵路工程協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(AMEMA)中規(guī)定，鋼軌接頭焊縫和熱影響區(qū)希望為100％的珠光體組織，一旦接頭產(chǎn)生了未回火的馬氏體組織，會(huì)影響靜彎試驗(yàn)的結(jié)果；歐標(biāo)BS EN 14587-3:2012,Railway applications-Track-Flash butt welding of rails.Part 3:Welding inassociation with crossing construction標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，采用光學(xué)顯微鏡在100×的放大倍數(shù)下進(jìn)行觀察，不能出現(xiàn)具有脆化跡象的針狀碳化物及晶間連續(xù)網(wǎng)狀的碳化物，允許出現(xiàn)顆粒狀的馬氏體組織；澳標(biāo)AS1085.20-2012,Railway track material Part20：Weldingof steel rail標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，鋼軌接頭顯微組織應(yīng)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(yàn)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(shù)條件中，也明確規(guī)定鋼軌接頭中允許出現(xiàn)的晶間碳化物的位置和尺寸。

從以上標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)條件不難看出，世界各國對(duì)珠光體鋼軌閃光焊接頭晶間滲碳體組織的形態(tài)以及含量要求極高，甚至嚴(yán)于對(duì)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(yōu)質(zhì)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。滲碳體是鐵與碳的間隙化合物Fe₃C，含碳量wc為6.99％。滲碳體屬于正交晶系，晶體結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，晶胞中含有12個(gè)鐵原子和4個(gè)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(zhuǎn)變溫度。根據(jù)理論計(jì)算，滲碳體的熔點(diǎn)為1227℃。具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)變的產(chǎn)物，滲碳體在鋼中的存在形式與存在狀態(tài)(如Fe和C的價(jià)態(tài)變化、Fe₃C晶態(tài)與非晶態(tài)、幾何形狀、尺寸、數(shù)量和分布)都會(huì)直接影響鋼鐵的性能。根據(jù)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(dāng)奧氏體轉(zhuǎn)變成珠光體后，二次滲碳體便呈連續(xù)網(wǎng)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。