[發明專利]一種降低疲勞裂紋擴展速率的貝馬復相重軌鋼及其方法

有效

• 申請號: 202210628128.7
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114908297B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 陳林;包喜榮;張迪;王曉東;岑耀東;張衡;劉馨宇
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/12;C22C38/22;C22C38/38;C22C38/44;C22C38/58;C21D1/18;C21D1/25;C21D6/00
• 代理公司: 北京博爾赫知識產權代理事務所(普通合伙) 16045
• 代理人: 王燦

本發明屬于抗疲勞性鋼軌技術領域，本發明提供了一種降低貝馬復相重軌鋼疲勞裂紋擴展速率的方法，包含如下步驟：對軋制鋼軌進行冷卻，得到相變前鋼軌；對相變前鋼軌進行冷卻，得到貝馬復相重軌鋼；在淬火工藝基礎上進一步對貝馬復相重軌鋼進行回火處理后冷卻；所述回火處理的溫度為260～380℃，回火處理的時間為3～5h。本發明還提供了上述方法得到的降低疲勞裂紋擴展速率的貝馬復相重軌鋼。本發明的方法增加了回火工藝，通過控制回火溫度和回火時間，一方面降低鋼軌殘余應力，防止其開裂；另一方面通過回火工藝促進塊狀殘余奧氏體分解為組織較為穩定的薄膜狀殘余奧氏體，促進較大塊狀馬氏體分解，從而降低疲勞裂紋擴展速率，延長其使用壽命。

技術領域

本發明涉及抗疲勞性鋼軌技術領域,尤其涉及一種降低疲勞裂紋擴展速率的貝馬復相重軌鋼及其方法。

背景技術

伴隨著鐵路高速重載的快速發展，對具有優異的耐磨及抗疲勞性能的鋼軌的需求將越來越迫切。近年來，鐵路提速后鋼軌的傷損明顯加劇，并以踏面斜裂紋、隱傷等新的滾動接觸疲勞傷損形式呈現。因此，開展如何降低貝氏體鋼軌疲勞裂紋速率的研究具有十分重要的意義。

專利申請號為201710933923.6的《抗接觸疲勞珠光體鋼軌及其制造方法》針對現有技術制備珠光體鋼軌軌頭斷面性能不均勻，得到的珠光體鋼軌性能不佳、抗接觸疲勞性能低的問題，提供了一種抗接觸疲勞較好的珠光體鋼軌的制造方法。但珠光體鋼軌相比于貝氏體鋼軌韌性較差，相同強度情況下難以滿足強韌性要求。專利申請號為201710464848.3的《一種降低貝氏體鋼軌疲勞裂紋擴展速率的生產方法》公開了一種降低貝氏體鋼軌疲勞裂紋擴展速率的生產方法，具體包括控制冶煉脫氧精煉爐渣的渣堿度，爐渣夾雜物控制在鈣斜長石的塑性區域，以及在塑性變形中采用液芯壓下工藝得到鑄坯，控制鑄坯等軸晶率等手段。通過上述工藝控制夾雜物成分以及大小形成細小的全等軸晶連鑄、降低中心偏析，生產出強度高，疲勞擴展速率符合生產要求的貝氏體鋼軌。但此專利中未深入研究回火工藝對鋼軌組織形態及其疲勞性能的影響。

貝氏體鋼軌的研究中發現：下貝氏體/馬氏體復相組織可以改善鋼的抗疲勞性能，而上貝氏體/馬氏體混合組織惡化鋼的抗疲勞性能，同時貝氏體鋼中馬氏體的大小以及殘余奧氏體的組織形態對鋼軌的抗疲勞性能影響較大。在《貝氏體回火實驗研究中》涉及低溫回火降低殘余應力，且在保持貝氏體鋼軌高強度、高硬度的同時可以明顯改善其韌性。但回火對于貝氏體的抗疲勞性能的影響目前還未進行深入研究，回火工藝對組織以及疲勞裂紋擴展速率缺乏相關深入研究。

因此，研究一種能夠精準控制鋼軌組織形態和各相含量，并且提高強度和韌性，降低疲勞裂紋擴展速率的貝馬復相重軌鋼，具有重要的價值和意義。

發明內容

本發明的目的在于為了克服現有技術的不足而提供一種降低疲勞裂紋擴展速率的貝馬復相重軌鋼及其方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種降低貝馬復相重軌鋼疲勞裂紋擴展速率的方法，包含如下步驟：

1)對軋制鋼軌進行冷卻，得到相變前鋼軌；

2)對相變前鋼軌進行冷卻，得到貝馬復相重軌鋼；

3)對貝馬復相重軌鋼進行回火處理后冷卻；

步驟3)所述回火處理的溫度為260～380℃，回火處理的時間為3～5h。

作為優選，步驟1)所述軋制鋼軌包含如下質量百分數的元素成分：C?0.15～0.25％，Si?0.7～1.5％，Mn?1.6～2.6％，Cr、Ni和Mo的總量為1.37～2.9％，雜質≤0.03％，余量為Fe。

作為優選，步驟1)所述軋制鋼軌的溫度為900～950℃，相變前鋼軌的溫度為400～450℃。

作為優選，步驟1)所述冷卻的速率為0.5～3℃/s。