BR102016000229B1

BR102016000229B1 - Trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência e método de produção do mesmo

Info

Publication number: BR102016000229B1
Application number: BR102016000229-0A
Authority: BR
Inventors: Yong Deng; Hua Guo; Ming Zou; Jihai JIA; Chunjian WANG; Zhenyu Han; Jun Yuan
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron & Steel Research Institute Co., Ltd.; Pangang Group Panzhihua Steel & Vanadium Co., Ltd.
Priority date: 2015-01-07
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2021-11-30
Also published as: AU2016200056A1; AU2016200056B2; CN104561816A; CN104561816B; US20160194729A1; BR102016000229A2

Abstract

trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência e método de produção do mesmo a presente invenção refere-se a um trilho de aço altamente resistente à fadiga de contato e altamente resistente ao desgaste e de alta resistência e um método de produção do mesmo, e pertence ao campo da tecnologia de fabricação de aço carbono. a presente invenção provê um trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência, compreendendo os seguintes componentes químicos de porcentagem em peso: c: 0,76%~0,86%; si: 0,6%~1%; mn: 0,7%~1,5%, cr: 0,1%~0,5%, e 0,8%menor igualmn%+cr%menor igual1,6%; v: 0,05%~0,3%, ni: 0,1%~0,35%, e 0,15%menor igualv%+ni%menor igual0,4%; mo: menor igual0,03%; p: menor igual0,02%; s: menor igual0,015% e fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente, em que, a estrutura metalúrgica do trilho de aço é perlita fina + a, onde, a é ferrita proeutetoide ou cementita proeutetoide e amenor igual2%. a resistência à tração do trilho de aço obtido é 1,260mpa~1,420mpa.

Description

Referência Cruzada a Pedidos Relacionados

[001] O presente pedido reivindica prioridade ao Pedido Chinês N° 201510006016.8, depositado em 7 de janeiro de 2015, intitulado “Trilho de Aço Altamente Resistente à Fadiga e de Alta Resistência e Método de Produção do mesmo”, que está específica e inteiramente incorporado por referência.

Campo da Invenção

[002] A presente invenção refere-se a um trilho de aço altamente resistente à fadiga de contato e altamente resistente ao desgaste e de alta resistência e um método de produção do mesmo, e pertence ao campo da tecnologia de fabricação de aço carbono.

Antecedentes da invenção

[003] Com o rápido desenvolvimento das ferrovias de carga pesada da China, a carga por eixo sobre as ferrovias de frete na China aumentaram continuamente. Por exemplo, a carga por eixo na maioria das ferrovias mistas de transporte de mercadoria e de passageiros é de 21 toneladas ou 23 toneladas, a carga por eixo nas principais ferrovias de frete especiais, tais como ferrovia Daqin e ferrovia Shuohuang, é de 25 toneladas, e a carga por eixo no South Central Channel, que tem apenas que ser construído e colocado em período de teste, é de 30 toneladas. É previsível que aumentar a carga por eixo dos trens de carga seja o método mais econômico e melhor entre os métodos para melhorar ainda mais a eficiência dos fretes ferroviários na China. Além disso, já que a carga por eixo nas ferrovias de frete aumenta continuamente, a necessidade por desempenho de alta resistência ao desgaste e por desempenho de alta resistência à fadiga de contato das ferrovias de frete se torna mais urgente. Portanto, é uma tarefa urgente desenvolver novo aço para trilho para adaptação ao novo padrão de transporte ferroviário na China. Assim, na presente invenção, um trilho de aço reforçado com desempenho de alta resistência ao desgaste e alta resistência à fadiga de contato é desenvolvido, contra as condições de transporte ferroviário de carga pesada e complexo na China.

[004] Nos últimos anos, considerando a situação atual da produção de trilho de aço e a operação ferroviária na China, fabricantes de trilho de aço nacionais e estrangeiros solicitaram patentes relacionadas a técnicas de trilho de aço na China, como técnica de produção de trilho de aço hipereutetóide, técnica de produção de trilho de aço de baixa liga etc. Os pedidos de patentes relevantes incluem conforme indicados abaixo. (1) Corus UK LIMITED solicitou uma patente para “Trilho de Aço com uma Combinação Excelente de Propriedades de Desgaste e Resistência à Fadiga de Contato por Rolamento” (Publicação do Pedido N° CN101946019A) em 2011, que se relacionou a um trilho de aço perlítico de alta resistência com uma combinação excelente de propriedades de desgaste e resistência à fadiga de contato por rolamento, compreendendo: C: 0,88 a 0,95%, Si: 0,75 a 0,92%, Mn: 0,80 a 0,95%, V: 0,05 a 0,14%, N: <0,008%, P: <0,030%, S: 0,008 a 0,030%, H: <2,5 ppm, Cr: <0,10%, Al: <0,010%, O: <20 ppm e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente. O trilho de aço patenteado tem resistência a RCF superior a 130.000 ciclos sob condição lubrificada a água. (2) Baotou Steel Corporation (China) solicitou uma patente para “Trilho de Aço em Terra Rara de Alta Resistência Contendo Cr e V” (Publicação do Pedido N° CN102517501A) em 2012, que se relacionou a um trilho de aço em terra rara altamente resistente ao desgaste e de alta resistência e pertence ao campo técnico de produtos metalúrgicos. Os componentes químicos e as suas porcentagens em peso no trilho de aço são: C: 0,65 a 0,82%, Si: 0,50 a 0,80%, Mn: 0,70 a 1,20%, P: <0,025%, S: <0,025%, Cr: 0,20 a 0,40%, V: <0,10%, RE (adição): <0,03%, e substrato de Fe e traço de impurezas: o conteúdo remanescente. Pela adição de ligas de Cr e V e terra rara (fios-terra raros são adicionados após refino), os elementos se complementam e, assim, a resistência e a resistência ao desgaste do trilho de aço são melhoradas e as propriedades gerais, o desempenho de solda, e o desempenho do tratamento térmico do trilho de aço são melhorados. Assim, o trilho de aço é aplicável às ferrovias de transporte de carga pesada importantes e tem perspectivas de aplicação extensivas. (3) Baotou Steel Corporation (China) solicitou uma patente para “Aço Especial para Trilho de Aço Tratado Termicamente e de Alta Resistência” (Publicação do Pedido N° CN103014486A) em 2013, que se relacionou a aço especial para trilho de aço tratado termicamente e de alta resistência, e os componentes químicos do aço pela porcentagem em peso incluem: C: 0,70 a 0,82%, Si: 0,13 a 0,60%, Mn: 0,65 a 1,25%, P ou S: <0,025%, Al: <0,007% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente. O aço tem proporção de composição razoável, a resistência do trilho de aço é melhorada por meio de tratamento térmico e o aço pode atender às exigências para trilhos de aço nas ferrovias de transporte de carvão e trilho de aço curvo na Indonésia. (4) Baotou Steel Corporation (China) solicitou uma patente para “Aço Especial para Trilho de Aço de Resistência Média e Baixa Liga” (Publicação do Pedido N° CN103014506A) em 2013, que se relacionou a aço especial para trilho de aço de resistência média e baixa liga, e os componentes químicos do aço pela porcentagem em peso incluem: C: 0,72 a 0,82%, Si: 0,35 a 1,00%, Mn: 0,80 a 1,25%, Cr: 0,40 a 0,70%, P: <0,020%, S: <0,020%, Al: <0,005% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente. O aço tem proporção de composição razoável e baixo teor de elemento de liga, o trilho de aço tem maior resistência e maior dureza quando comparado com trilhos de aço laminados a quente normais, e o aço pode atender às exigências de uso para trilhos de aço em ferrovias curvas e ferrovias de carga pesada. (5) Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (Japão) solicitou uma patente para “Trilho de Aço e Método de Produção do mesmo” (Publicação do Pedido N° CN102985574A) em 2013, que proveu um trilho de aço compreendendo os seguintes componentes por porcentagem em peso: C: >0,85 e <1,20%, Si: 0,05~2,00%, Mn: 0,05~0,50%, Cr: 0,05~0,60%, P: <0,0150% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente, em que, 97% ou mais de uma parte da superfície, que está em uma faixa de uma superfície de uma parte do canto superior e uma parte superior como ponto de partida para uma profundidade de 10 mm, tem uma estrutura de perlita, em que, a dureza de Vickers da estrutura de perlita é Hv320~500 e um valor de CMn/FMn, que é um valor obtido dividindo CMn [at. %] que é uma concentração de Mn de uma fase de cementita na estrutura de perlita por FMn [at. %] que é uma concentração de Mn de uma ferrita é >1,0 e <5,0. (6) Voest-Alpine Stahl AG (Áustria) solicitou uma patente para “Método para Tratamento Térmico de Trilhos” (Publicação do Pedido N° CN1085258A) em 1993, que se relacionou a um método para o tratamento térmico de trilho de aço, em especial da cabeça de trilho, em que o resfriamento é realizado em um meio de resfriamento que contém um aditivo agente de resfriamento sintético, começando em temperaturas acima de 720°C. A fim de evitar que a alma do trilho endureça ao manter velocidades de resfriamento ótimas para o boleto do trilho, a imersão no meio de resfriamento é continuada até que seja obtida uma temperatura de superfície entre 450°C e 550°C, após estirar as áreas submersas dos trilhos sem equalização da temperatura sobre o corte-transversal total. (7) Nippon Steel Corporation (Japão) solicitou uma patente para “Trilho de Aço de Alto Carbono com base em Perlita com Ductilidade Excelente e Método de Fabricação do mesmo” (Publicação do Pedido N° CN102803536A) em 2012, que se relacionou a um trilho de aço de alto carbono com base em perlita com ductilidade excelente, compreendendo os seguintes componentes por porcentagem em massa: C: superior a 0,85 a 1,40%, Si: 0,10 a 2,00%, Mn: 0,10 a 2,00%, Ti: 0,001 a 0,01%, V: 0,005 a 0,20%, N: inferior a 0,0040% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente; os conteúdos de Ti e V atendem a seguinte fórmula (1) e a parte do boleto do trilho é uma estrutura de perlita: 5 < [V (% em massa)]/[Ti (% em massa)] < 20. (8) BNSF Railway Co., Ltd. (EUA) solicitou uma patente para “Trilho de Aço Resistente a Dano e de Alta Resistência e Método de Fabricação do mesmo” (Publicação do Pedido N° CN1063916A) em 1991. A patente apresenta um trilho de aço resistente a dano e de alta resistência, compreendendo os seguintes componentes de porcentagem em peso: C: (0,60 a 0,85)%, Si: (0,1 a 1,0)%, Mn: (0,5 a 1,5)%, P: <0,035%, S: <0,040%, Al: <0,05% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente. A dureza da parte do canto 2 e a parte lateral superior 3 do trilho é HB341 a HB405 e a dureza da parte superior não é superior a 90% da dureza da parte do canto e da parte lateral superior do trilho. Com essa invenção, lesões da parte superior do boleto do trilho resultadas da pressão de contato excessiva incorrida pelos arranhões na parte superior podem ser inibidas, e a vida útil do trilho de aço pode ser prolongada. (9) Nippon Kokan co., Ltd. (Japão) solicitou uma patente para “Trilho de Aço Resistente a Desgaste Capaz de Evitar a Propagação de Fratura Instável” (Publicação do Pedido N° CN86106894A) em 1986, em que o trilho de aço compreende os seguintes componentes por porcentagem em peso: C: 0,50 a 0,85%, Si: 0,10 a 1,0%, Mn: 0,50 a 1,50%, P: <0,035%, S: <0,035%, Al: 0,050% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente. A estrutura da alma do trilho é uma estrutura de bainita temperada de alta ductilidade ou estrutura mista de bainita e martensita. O trilho de aço pode ainda compreender um ou mais dos seguintes elementos de porcentagem em peso: Cr: 0,05 a 1,50%, Mo: 0,05 a 0,20%, V: 0,03 a 0,10%, Ni: 0,10 a 1,00%, e Nb: 0,005 a 0,050%.

Sumário da invenção

[005] O problema técnico a ser resolvido na presente invenção é prover um trilho de aço altamente resistente a fatiga de contato, altamente resistente ao desgaste e de alta resistência e um método de produção do mesmo.

[006] A solução técnica da presente invenção é como indicada abaixo.

[007] Um trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência, compreendendo os seguintes componentes químicos de porcentagem em peso: C: 0,76% a 0,86%; Si: 0,60% a 1,00%; Mn: 0,70% a 1,50%, Cr: 0,10% a 0,50%, e 0,80%<Mn%+Cr%<1,60%; V: 0,05%~0,30%, Ni: 0,10% a 0,35%, e 0,15%<V%+Ni%<0,40%; Mo: <0,03%; P: <0,020%; S: <0,015% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente, em que, a estrutura metalúrgica do trilho de aço é perlita fina + A, onde, A é ferrita proeutetóide ou cementita proeutetóide e A<2%.

[008] O trilho de aço compreende ainda os seguintes componentes por porcentagem em peso: Ti: 0,05% a 0,30%, e Nb: 0,005% a 0,10%.

[009] De preferência, A é ferrita proeutetóide ou cementita proeutetóide e A<1%.

[010] A resistência à tração do trilho de aço é 1260 MPa a 1420 MPa, a dureza do plano de rolamento do boleto do trilho é 390 HB a 432 HB, a dureza da peça a 10 mm abaixo da superfície do boleto do trilho é 380 HB a 420 HB, e a dureza da peça a 24 mm abaixo da superfície do boleto do trilho é 370 HB a 401 HB.

[011] A presente invenção provê ainda um método de produção do trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência, compreendendo os procedimentos por sua vez: conversor de fundição - refino de LF - tratamento a vácuo de RH - moldagem contínua - laminação - resfriamento - estiramento, em que a temperatura de laminação de acabamento no procedimento de laminação é controlada para 930°C a 1000°C; a temperatura de resfriamento inicial no procedimento de resfriamento é controlada para 780°C a 880°C, a temperatura de resfriamento final é controlada para 300°C a 400°C e a taxa de resfriamento é controlada para 4,0°C a 10,0°C/s.

[012] De preferência, o método de resfriamento é pelo menos um selecionado do grupo consistindo em resfriamento por jato de ar, resfriamento por nebulização e resfriamento por água.

[013] A presente invenção tem os seguintes efeitos benéficos. Em comparação com as invenções relatadas na técnica anterior, na presente invenção, a estrutura de segunda fase (por exemplo, ferrita proeutetóide e cementita proeutetóide) é menor, e o perfil completo do trilho é estrutura de perlita; especialmente, não há nenhuma estrutura de martensita ou bainita no estado temperado na alma do trilho; assim, o risco de ocorrência de fissuras horizontais na alma do trilho na vida útil do trilho de aço é evitado. Além disso, a presente invenção tem as seguintes vantagens. (1) O processo de produção do trilho de aço é compacto e a operação é mais fácil de controlar; um procedimento de aquecimento secundário é eliminado, quando comparado com um processo de tratamento de calor off-line; assim, são poupadas energia e o tempo de produção. (2) Por meio do processo descrito acima, o resfriamento do boleto do trilho é mais uniforme, e a profundidade da camada endurecida no boleto do trilho é maior.

Breve descrição dos desenhos

[014] A figura 1 é uma representação estrutural de posições do teste de dureza no plano de rolamento do trilho de aço, onde L=10 mm e B=24 mm. Na posição do teste de dureza A0 no plano de rolamento do trilho, quando o plano de rolamento do trilho de aço é testado, a camada da superfície do plano de rolamento do trilho deve ser esmerilhada a 0,50 mm, antes do teste de dureza de Brinell poder ser realizado na superfície; A1, B1 e C1 são pontos no teste de dureza a 10 mm de distância da superfície do boleto do trilho, A2, B2 e C2 são pontos no teste de dureza a 24 mm de distância da superfície do boleto do trilho.

[015] A figura 2 é uma vista parcialmente alargada da peça A na figura 1.

[016] A figura 3 mostra a estrutura metalúrgica típica da amostra obtida no exemplo 1, e a estrutura metalúrgica é perlita + 0,8% de traço de ferrita proeutetóide.

Descrição detalhada das modalidades

[017] A presente invenção provê um trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência, compreendendo os seguintes componentes químicos de porcentagem em peso: C: 0,76% a 0,86%; Si: 0,60% a 1,00%; Mn: 0,70% a 1,50%, Cr: 0,10% a 0,50%, e 0,80%<Mn%+Cr%<1,60%; V: 0,05% a 0,30%, Ni: 0,10% a 0,35%, e 0,15%<V%+Ni%<0,40%; Mo: <0,03%; P: <0,020%; S: <0,015% e Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente, em que, a estrutura metalúrgica do trilho de aço é perlita fina + A, onde, A é ferrita proeutetóide ou cementita proeutetóide (também referida como uma cementita secundária), e A<2%.

[018] Ferrita proeutetóide: Significa a ferrita precipitante de austenita menor que a composição eutetóide, já que a austenita é resfriada a partir de uma alta temperatura antes que ocorra a transformação eutetóide (transição eutetóide).

[019] Cementita proeutetóide: também é referida como cementita secundária, que se refere a Fe3C precipitante de austenita A. A cementita secundária precipita da austenita ao longo dos limites de grão, uma vez que o teor de carbono se altera durante a queda de temperatura. Ela aparece em aço hipereutetóide na maioria dos casos e geralmente está em forma de malha. Em vista disso, as malhas de cementita secundária têm efeitos adversos ao desempenho do aço, elas podem ser divididas por normalização para melhorar o desempenho.

[020] De preferência, 0,05% a 0,30% Ti e 0,005% a 0,10% Nb podem ser adicionados, dependendo da exigência de reforço. A seguir, serão descritas as faixas de design e controle dos elementos.

[021] C é um elemento positivo para melhorar a resistência ao desgaste do trilho de aço. No entanto, se o teor de carbono é muito alto, pode aparecer uma grande quantidade de cementita proeutetóide (também referida como cementita secundária); se o teor de carbono é muito baixo, uma grande quantidade de ferrita proeutetóide pode precipitar; ambos os casos têm efeitos adversos para a resistência à fadiga de contato do trilho de aço. Portanto, na presente invenção, o teor de carbono é controlado para estar dentro de uma faixa de 0,76% a 0,86%, de modo que a ferrita proeutetóide e a cementita proeutetóide podem ser controladas a 2,0% ou menos.

[022] Si é um elemento importante para a solução de reforço e pode melhorar a resistência e a resistência ao desgaste do trilho de aço. Além disso, em trilhos de aço eutetóide, Si é um elemento que promove a precipitação da ferrita e tem uma função de inibir a precipitação da cementita. No entanto, se o teor de Si for muito alto, a plasticidade e a tenacidade do trilho de aço serão diminuídas; consequentemente, a resistência à fadiga de contato do trilho de aço será diminuída. Portanto, na presente invenção, o teor de Si é controlado para estar na faixa de 0,60% a 1,00%.

[023] Mn e Cr são elementos de ligação de temperabilidade forte, um efeito ótimo pode ser obtido se os dois elementos forem adicionados ao mesmo tempo. Além disso, Mn e Cr são elementos importantes para melhorar a resistência ao desgaste do trilho de aço. No entanto, se o teor de Mn e Cr é muito alto, podem surgir estruturas de bainita e martensita danosas no trilho aço. Portanto, a quantidade total de adição de Mn e Cr deve ser estritamente controlada. Portanto, na presente invenção, para garantir que a estrutura do trilho de aço seja estrutura de perlita, o teor de Mn é controlado para estar dentro de uma faixa de 0,70% a 1,50%, o teor de Cr é controlado para estar dentro de uma faixa de 0,10% a 0,50% e 0,80%<Mn %+Cr%<1,60%.

[024] Mo é um elemento que pode aumentar fortemente a temperabilidade; especialmente, quando Mn e Cr são usados em combinação, mesmo uma pequena quantidade de Mo pode resultar em uma estrutura de bainita e martensita misturada na alma do trilho, que é muito prejudicial para o desempenho da alma do trilho. Por exemplo, no sistema de liga de Mn, Cr e Mo descrito no documento de patente CN86106894A, a estrutura de bainita típica aparece na alma do trilho. Na presente invenção, os elementos de microliga Mn e Cr são principalmente usados para garantir desempenho de temperabilidade. Portanto, na presente invenção, o teor de Mo é controlado para estar menor que 0,03%.

[025] V e Ni são elementos que podem melhorar a resistência- tenacidade do trilho de aço sem comprometer a plasticidade do trilho de aço. No entanto, V e Ni em excesso têm pouca contribuição para promover a melhoria da tenacidade, mas têm efeitos adversos e resultam em custo de produção significativamente aumentado ao mesmo tempo. Portanto, na presente invenção, o teor de V é controlado para estar dentro da faixa de 0,05% a 0,30%, o teor de Ni é controlado para estar dentro da faixa de 0,10% a 0,35% e 0,15%<V%+Ni %<0,40%.

[026] Ambos, P e S são elementos que não podem ser eliminados completamente. P segrega nos limites de grão na estrutura do trilho de aço, que é muito prejudicial à tenacidade do trilho de aço; S produz principalmente inclusão de MnS no aço, que é prejudicial para a resistência à fadiga de contato do trilho de aço. Portanto, na presente invenção, de acordo com a capacidade de controle de produção atual do fabricante, o teor de P é controlado para ser menor que 0,020%, e o teor de S é controlado para ser menor que 0,015%.

[027] Além disso, para melhorar a resistência e a resistência ao desgaste do trilho de aço, impedir que a zona afetada pelo calor da soldadura amoleça, e melhorar a resistência e a dureza das juntas soldadas, os elementos de Ti e Nb podem ser adicionados para refino do grão. No entanto, se o teor de Ti e o teor de Nb estiverem muito altos, uma segunda fase, tal como TiC ou NbC irá precipitar no trilho de aço a uma alta temperatura. No processo de precipitação da segunda fase acima, o teor das lamelas de cementita na estrutura de perlita do trilho de aço será reduzido, porque o teor de carbono dissolvido no trilho de aço é na realidade diminuído. Consequentemente, a resistência e a dureza do aço serão, portanto, diminuídas. Deste modo, na presente invenção, apenas uma quantidade muito pequena de Ti e Nb pode ser adicionada. O teor de Ti é controlado para estar dentro da faixa de 0,05% a 0,30%, o teor de Nb é controlado para estar dentro da faixa de 0,005% a 0,10%.

[028] A resistência à tração do trilho de aço obtido é 1260 Mpa a 1420 MPa, e as posições de teste são mostradas na Figura 1; a dureza do plano de rolamento do boleto do trilho é 390 HB a 432 HB, e as posições de teste são mostradas na Figura 2; a dureza da peça a 10 mm abaixo da superfície do boleto do trilho é 380 HB a 420 HB e as posições de testes são mostradas na Figura 2; a dureza da peça a 24 mm abaixo da superfície do boleto do trilho é 370 HB a 401 HB e as posições de teste são mostradas na Figura 2.

[029] A presente invenção provê ainda um método de produção do trilho de aço altamente resistente à fadiga e de alta resistência acima, compreendendo os procedimentos por sua vez: conversor de fundição - refino de LF - tratamento a vácuo de RH - moldagem contínua - laminação - resfriamento - estiramento - teste - inspeção de superfície, em que, a temperatura de laminação de acabamento no procedimento de laminação é controlada para 930°C a 1000°C; a temperatura de resfriamento inicial no procedimento de resfriamento é controlada para 780°C a 880°C, a temperatura de resfriamento final é controlada para 300°C a 400°C e a taxa de resfriamento é controlada para 4,0°C a 10,0°C/s.

[030] O trilho de aço é tratado por tratamento térmico em linha. Geralmente, a temperatura de laminação de acabamento do trilho de aço é 930°C a 1000°C. O resfriamento forçado (incluindo uma combinação de um ou mais selecionado do grupo consistindo em resfriamento por jato de ar, resfriamento por nebulização e resfriamento por água) é necessário no estágio de alta temperatura, a fim de inibir a precipitação de ferrita proeutetóide ou cementita proeutetóide no trilho de aço, e a temperatura de resfriamento inicial do trilho de aço é controlada para estar entre 780°C a 880°C. Além disso, em vista da alta temperatura de resfriamento inicial, a alta eficiência de resfriamento é necessária, para que a parte do núcleo do boleto do trilho possa ser resfriada bruscamente em sua totalidade. Geralmente, o resfriamento é controlado a taxa de resfriamento de 4,0°C/s a 10,0°C/s, até que a temperatura no centro do boleto do trilho caia para 300°C a 400°C. Finalmente, a dureza da peça a 24 mm abaixo da superfície do boleto do trilho atinge 370 HB ou mais, enquanto a dureza da superfície do boleto do trilho aumentou para 390 HB.

Exemplo

[031] Os procedimentos de produção incluem: fundição do aço do trilho em um conversor - refino em um forno de LF e aquecimento do aço fundido - homogeneização e controle de composição de RH - moldagem contínua do perfil de aço laminado sob proteção de seis cabos de aço - aquecimento do perfil de aço laminado - laminação universal de 7 cabos de aço - alimentação do aço laminado com as extremidades dentro do equipamento de tratamento térmico para resfriamento forçado - descarga do equipamento de tratamento térmico a temperatura de resfriamento final de 300°C a 400°C - resfriamento em resfriador de esteira - estiramento vertical e horizontal combinado - teste não destrutivo, dimensão em corte-transversal e inspeção de linearidade - perfuração e corte combinado, e corte ao comprimento especificado - inspeção de superfície - armazenagem.

[032] A temperatura da peça laminada é 930°C a 1000°C quando a peça laminada é eximida da seção de laminação de acabamento UF. Para garantir que a temperatura de resfriamento inicial seja 780°C a 880°C, a velocidade de operação da laminadora deve ser aumentada, e procedimentos de pausa relevantes devem ser cancelados, para que a peça laminada entre nos equipamentos de tratamento térmico a uma temperatura desejada. A faixa de ajuste é 4,0°C/s a 10,0°C/s, de acordo com a composição do trilho de aço na taxa de fundição e resfriamento do trilho de aço controlada pela temperatura.

[033] A seguir, alguns exemplos serão descritos com referência à modalidade acima. A composição química do aço do trilho na fundição nos Exemplos 1-10 é mostrada na Tabela 1, em que o remanescente é Fe e impurezas inevitáveis; as condições de processo controladas nos Exemplos 1-10, conforme mostradas na Tabela 2; as propriedades e a estrutura metalúrgica do produto acabado nos Exemplos 1-10 são mostradas na Tabela 3. Nos exemplos e exemplos comparativos da presente invenção, as propriedades do trilho de aço, incluindo a resistência à tração, alongamento específico e dureza do plano de rolamento etc., estão respectivamente testadas conforme GB/T228.1 “Materiais Metálicos - Teste de Tração - Parte 1: Método de Teste à Temperatura Ambiente” e GB/T 231.1 “Materiais Metálicos - Teste de Dureza de Brinell - Parte 1: Método de Teste”.

Exemplos Comparativos 1-4

[034] As composições químicas dos trilhos de aço na fundição nos exemplos comparativos 1-4 estão mostradas na Tabela 4, em que o remanescente é Fe e impurezas inevitáveis. Os procedimentos de produção envolvidos nos exemplos comparativos são os mesmos dos exemplos, e as condições de processo envolvidas nos exemplos comparativos 1-4 são as mesmas que aquelas no Exemplo 1.

Exemplos Comparativos 5-7

[035] As condições de processo envolvidas nos exemplos comparativos 5-7 estão mostradas na Tabela 5. As composições químicas dos trilhos de aço na fundição nos exemplos comparativos 5-7 são respectivamente as mesmas que as envolvidas no Exemplo 5-7. Tabela 1. Composição na Fundição nos Exemplos 1-10

Tabela 2. Taxas de Resfriamento e Condições de Processo nos Exemplos 1-10

Tabela 3. Índices de Desempenho nos Exemplos 1-10

[036] Na Tabela 3, P representa perlita, α representa ferrita proeutetóide e FeC representa cementita proeutetóide (também referida como cementita secundária). Tabela 4. Composição na Fundição nos Exemplos Comparativos 1-4

Tabela 5. Taxas de Resfriamento e Condições de Processo nos Exemplos Comparativos 5-7

Tabela 6. Índices de Desempenho nos Exemplos Comparativos 1-7

[037] Na Tabela 6, P representa perlita, α representa ferrita proeutetóide e FeC representa cementita proeutetóide (também referida como cementita secundária), M representa martensita.

[038] Observa-se da Tabela 1 a 6 que a estrutura de segunda fase (por exemplo, ferrita proeutetóide e cementita proeutetóide) é menor e o trilho de aço na presente invenção tem desempenho altamente resistente à fadiga de contato, altamente resistente ao desgaste e de alta resistência.

Claims

1. Trilho de aço, caracterizado pelo fato de que compreende os seguintes componentes químicos, em porcentagem em peso: C: 0,76% a 0,86%; Si: 0,60% a 1,00%; Mn: 0,70% a 1,50%, Cr: 0,10% a 0,50%, e 0,80%<Mn%+Cr%<1,60%; V: 0,05% a 0,30%, Ni: 0,10% a 0,35%, e 0,15%<V%+Ni%<0,40%; Mo: <0,03%; P: <0,020%; S: <0,015%; Fe e impurezas inevitáveis: o conteúdo remanescente, em que a estrutura metalúrgica do trilho de aço é perlita fina + A, onde A é ferrita proeutetóide ou cementita proeutetóide e A<2%.

2. Trilho de aço de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda os seguintes componentes, em porcentagem em peso: Ti: 0,05% a 0,30% e Nb: 0,005% a 0,10%.

3. Trilho de aço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que A é <1%.

4. Trilho de aço de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que possui resistência à tração de 1260 MPa a 1420 MPa, dureza do plano de rolamento do boleto do trilho de 390 HB a 432 HB, dureza da peça a 10 mm abaixo da superfície do boleto do trilho de 380 HB a 420 HB e dureza da peça a 24 mm abaixo da superfície do boleto do trilho de 370 HB a 401 HB.

5. Trilho de aço de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que possui resistência à tração de 1260 MPa a 1420 MPa, dureza do plano de rolamento do boleto do trilho de 390 HB a 432 HB, dureza da peça a 10 mm abaixo da superfície do boleto do trilho de 380 HB a 420 HB e dureza da peça a 24 mm abaixo da superfície do boleto do trilho de 370 HB a 401 HB.

6. Método para produção do trilho de aço definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende os procedimentos: conversor de fundição - refino de LF - tratamento a vácuo de RH - moldagem contínua - laminação - resfriamento - estiramento, em que a temperatura de laminação de acabamento no procedimento de laminação é controlada para ser 930°C a 1000°C; a temperatura de resfriamento inicial no procedimento de resfriamento é controlada para ser 780°C a 880°C, a temperatura de resfriamento final é controlada para ser 300°C a 400°C e a taxa de resfriamento é controlada para ser 4,0°C a 10,0°C/s.

7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o procedimento de resfriamento é pelo menos um selecionado a partir do grupo que consiste em resfriamento por jato de ar, resfriamento por nebulização e resfriamento por água.