[發明專利]一種在線熱處理珠光體鋼軌與貝氏體鋼軌鋁熱焊接頭熱處理方法

在審

• 申請號: 202310076012.1
• 申請日: 2023-02-07
• 公開（公告）號: CN116287656A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張鳳明;崔成林;何建中;梁正偉;江曉偉;王婷
• 申請（專利權）人: 包頭鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C21D9/50
• 分類號: C21D9/50;C21D9/04
• 代理公司: 北京律遠專利代理事務所(普通合伙) 11574
• 代理人: 王冠宇

本發明公開了一種在線熱處理珠光體鋼軌與貝氏體鋼軌鋁熱焊接頭熱處理方法，包括：將軋制斷面相同的U75VH珠光體鋼軌、U20Mn貝氏體鋼軌端面分別打磨除銹，鋼軌軋制斷面為60kg/m或75kg/m，兩種鋼質鋼軌鋁熱焊混焊后進行接頭熱處理。本發明的目的是提供一種在線熱處理珠光體鋼軌與貝氏體鋼軌鋁熱焊接頭熱處理方法，使用本發明的接頭熱處理工藝后，可以保證U75VH珠光體鋼軌和U20Mn貝氏體鋼軌的混焊接頭力學性能滿足標準和線路服役要求，得到的異質鋼軌混焊接頭力學性能可以與兩種不同鋼質母材均達到優良的匹配，從而有效的提高混焊接頭服役性能和無縫線路的平順性。

技術領域

本發明涉及鋼軌焊接技術領域，尤其涉及一種在線熱處理珠光體鋼軌與貝氏體鋼軌鋁熱焊接頭熱處理方法。

背景技術

隨著鐵路重載運輸技術的進步，我國鐵路重載運輸能力在不斷提高，重載貨車軸重在逐步提高，重載鐵路具有軸重大、運量大、發車密度高等特點，例如2021年太原局大秦線通貨量達5億噸/年。重載鐵路用鋼軌的迅猛發展，對鋼廠的鋼軌材料強韌性、耐磨性和抗疲勞性能提出了更苛刻的要求。目前普遍使用的珠光體鋼軌，由于其成分和組織結構的特點其強韌性基本發揮到極限，且沖擊韌性、斷裂韌性也較低，已無法完全滿足重載鐵路服役要求。貝氏體鋼軌具有良好的強度、塑性、沖擊韌性、耐磨性、耐滾動接觸疲勞性能，非常適合重載鐵路應用。但是相對于珠光體鋼軌，貝氏體鋼軌成本較高，約束了貝氏體鋼軌的大范圍應用，結合珠光體鋼軌低成本的特點，在鐵路線路上的直線、曲線等不同位置、不同曲線半徑、不同服役要求，搭配不同的鋼軌實現等壽命匹配，可在曲線上鋪設耐磨鋼軌，在直線上鋪設普通鋼軌，合理的鋼軌匹配可以有效的提高線路鋼軌服役性能和鋼軌應用性價比，降低鋼軌更換和維護費用。

鋼軌焊接是無縫線路大范圍應用的關鍵和前提，異種鋼質的鋼軌焊接在行業中屬于難點，不同材質之間的焊接受到成分、性能、組織、標準要求、服役要求等各方面的影響。U20Mn貝氏體鋼軌屬于低碳、高合金成分體系，U75VH鋼軌屬于高碳、低合金成分體系，貝氏體鋼軌合金含量明顯高于珠光體鋼軌，珠光體鋼軌碳含量又明顯高于貝氏體鋼軌。貝氏體鋼軌由于合金含量高，焊接過熱區存在沿奧氏體晶界的合金成分偏析，造成顯微組織不均勻，可能產生液化裂紋。且貝氏體鋼軌閃光焊接頭的焊接殘余應力高，并且分布不均勻，焊縫服役時容易產生表面裂紋。珠光體鋼軌由于碳當量較高，焊接性能更差，接頭容易產生灰斑、微裂紋等缺陷，且接頭的韌性較差，強度、硬度已經達到極限，接頭服役過程中斷頭率較高。

鋁熱焊具有設備簡易、成本低、短流程、高效率、質量較穩定等特點,適合現場流動作業、斷軌在線修復和道岔焊接，已經在無縫鋼軌焊接中得到普遍應用，但是鋁熱焊也是所有鋼軌焊接方法中最為薄弱的一種焊接方法，接頭性能、服役性能最差，且異質鋼軌鋁熱焊接、接頭熱處理工藝更加困難，接頭力學性能、金相組織非常難控制。焊縫熱處理工藝及方式是影響閃光焊接頭質量的主要原因，焊縫加熱溫度及冷卻的方式不同，直接影響接頭的強度、硬度、韌性等性能指標，也會導致接頭出現磨耗不均勻或異常組織。異質鋼軌鋁熱混焊接頭各項性能需與兩種母材均相匹配，滿足《TB/T?1632.3-2019鋼軌焊接第3部分：鋁熱焊接》的檢驗要求。

公開號為CN105364299A提供了一種貝氏體鋼鋁熱焊的焊接材料及焊接工藝，其主要的提供了鋁熱焊接材料的成分范圍和合金體系，針對熱處理工藝部分公開了：將焊接頭再次加熱至900-1000℃，然后以小于5℃的速度冷卻至室溫。該工藝正火后未對接頭控制其冷卻速度，且未采取回火處理，接頭硬度344HB，且接頭強度、韌性和疲勞性能指標并未提及，且該專利為同材質鋼軌焊接，與本專利核心發明內容不同。

公開號為CN112662861A提供了一種貝氏體鋼軌鋁熱焊焊后熱處理工藝，接頭950-1000℃正火后，采用0.2～0.4℃/s的冷卻速度保溫緩冷處理，進一步對接頭進行350℃回火處理，結合以上工藝得到的接頭抗拉強度為941MPa，踏面硬度為339HBW，未提及接頭韌性及疲勞性能指標，且該專利為同材質鋼軌焊接。本發明提供了接頭韌性指標，接頭的延伸可達6.5％以上，且本專利核心發明內容為異質鋼軌鋁熱混焊接頭的熱處理工藝，相對于同材質鋼軌焊接難度較大。

發明內容