CN102146563A

CN102146563A - 具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺

Info

Publication number: CN102146563A
Application number: CN 201110061056
Authority: CN
Inventors: 张昆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: CN102146563B

Abstract

本发明公开了一种具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其制备方法包括如下步骤：(1)采用激光熔覆技术在钢轨表面熔覆一层或者熔覆内、外两层结构重叠的厚为0～4mm的激光熔覆层，激光熔覆层是由合金粉末与包括氧化物粉末或与镍包氧化物粉末在内的陶瓷粉末按一定比例混合后的混合粉末组成；(2)对钢轨表面进行缓冷处理；(3)对钢轨表面适度进行表面处理和烘干处理；(4)在钢轨表面涂覆常温下具有防腐耐磨和隔热、散热、降温、智能调温的功能性涂料涂层。该钢轨可防腐耐磨，导电性好，可节约钢轨成本，使用寿命长；使用该钢轨能隔热降温，可大幅度降低钢轨的温度应力，提高列车运输的安全性。

Description

具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺

技术领域

本发明属于金属材料表面熔覆及钢材表面的涂装领域，具体涉及到一种钢轨表面熔覆工艺及涂装方法。

背景技术

自从人类发明了火车以来，伴随着人们乘坐便利的列车出门远行的同时，也产生了相应的铁路安全问题。

铁路的安全问题之一，产生在由普通钢轨或无缝钢轨构成的铁路线路上。尽管铁路无缝线路以其高速行车、运行平稳和便于养护维修的优越性，正在日益取代着普通线路，然而随着铁路沿线温度的变化，钢轨的温度也在相应变化，因而钢轨随之会相应产生热胀冷缩效应。特别是长轨条在高温季节和温差较大的地区，由于热胀冷缩，并随之产生纵向伸缩力和钢轨全断面上巨大的温度力。由于胀轨很容易造成钢轨变形，发生胀轨跑道。如果发现和处理不及时，还会发生重大的行车事故。如铁道建筑2006年S1期的一篇“无缝线路胀轨跑道的预防和处理”报道中称，山西塑黄铁路公司将预防和处理胀轨跑道作为公司运输安全重点工作之一。从全国乃至全世界铁路运输安全角度来看，预防和处理胀轨跑道工作，造成了铁路运输部门工作中的一种卸之不下的负担。

为了限制钢轨的伸缩量并分散控制无缝线路内贮存着的巨大的温度力，以便相应控制钢轨的纵向位移。在铁路工程中，人们通过轨头间的连接零件、中间联结零件和防爬设备以及轨枕和道床等设施锁定住无缝线路。具体地，还要通过钢轨扣件、夹板、螺钉等附件对钢轨进行逐段固定，相应地逐段分解掉了整体线路内存在的巨大温度力。这样，被固锁在每小段区间内的钢轨不再能自由伸缩，即其伸缩相应限制在一个很小的、许可的范围之内。

但是为了锁定钢轨和控制钢轨内的温度力，人们所花费的人力、物力成本也比较大。况且这种花费并非一劳永逸，其管理成本涉及维修线路时限和维修经费等问题。由于现行干线上的运力繁忙，大修费用紧张，往往造成延期维修。例如过久使用线路扣件，必然导致弹条扣件的疲劳程度增大，弹性下降，相应的扣压力不足，使其实际使用效果达不到设计标准。若不及时更换，将影响甚至危及行车安全。另外钢轨的锁定状态仍然是一种“准”稳定锁定状态。现行监控锁定轨温及钢轨内部应力分布的实践性、及时性和准确性均不强，仅从表面难以了解和洞察它的变化量。特别是在气候变化或极端天气状态下，一旦环境温差变化较大时，钢轨轨温变化相应也较大。如果线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力不够，钢轨的限制伸缩量将随之增大。当限制伸缩量一旦接近钢轨的自由伸缩量时，将会对线路产生巨大的破坏性影响。

一百多年来，由于人们沿着钢轨在环境温度变化下锁定铁路线路的思维习惯，并沿袭钢轨的温度力计算公式Pt＝250ΔtF(其中Pt是温度力，单位为N，即牛顿，Δt是轨温变化度数，单位为℃，F为钢轨断面积，单位为cm²)来加固铁路线路，因而未能有效降低锁定无缝线路的成本。并且在室外环境温度下，国内外尚未有效解决减小钢轨温度力和完全可工业化的世界性技术难题。所以，投放在线路上的成本和维护线路的安全成本居高不下。

本发明者的发明思想，是减小有缝、无缝线路内的温度力，降低线路的投入成本和维护成本，提高行车的安全。具体的发明着眼点是基于温度力的计算公式，减小轨温变化度数Δt，即在环境温度下使轨温变化度数为Δt′，并且Δt′＜Δt。在同等条件下若减小了Δt，就意味着减小了钢轨线路的温度力Pt，也就相应提高了铁路运行的安全性。

发明内容：

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种减小铁路线路温度力的隔热、降温、耐磨、耐腐蚀钢轨的制备方法。

本发明采用的技术方案是：在钢轨的上表面利用激光熔覆技术，制备一层或两层以上的自熔性合金(铁基、镍基、铁镍基、钴基等)粉末与氧化物陶瓷粉末构成的激光熔覆层；在钢轨的剩余表面制备耐磨、隔热降温涂层，或者制备散热、调温、耐腐蚀涂层。

一种具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，包括如下的制备步骤：

(1)表面的机械或化学处理和预热处理

将钢轨表面进行机械处理或化学处理，清除表面的铁锈和油污；对钢轨表面预热，预热温度为250～350℃。

(2)表面的激光熔覆

将激光器置于可随车移动的行走装置上。激光器装置沿着钢轨纵向轴线平行匀速移动时，在激光照射下，由送粉喷嘴同步向钢轨上表面或者同步向钢轨上表面和与上表面紧邻的轨鄂表面喷送一层复合粉末，或喷送上、下两层复合粉末；并经一次或多次激光熔覆后，在钢轨的上表面或者在钢轨上表面和轨鄂表面形成一层激光熔覆层或者形成上、下两层结构重叠的激光熔覆层；或者将复合粉末与树酯黏结剂均匀混合后，涂敷在钢轨上表面或者涂敷在钢轨上表面和轨鄂表面，由沿钢轨匀速移动的激光器发出激光，并经一次或多次激光熔覆后，在钢轨的上表面或者在钢轨上表面和轨鄂表面形成一层激光熔覆层，或者形成上、下两层结构重叠的激光熔覆层；所述的复合粉末是镍基合金粉末或铁基合金粉末或镍铁基合金粉末或钴基合金粉末与氧化物陶瓷粉末、纳米氧化物陶瓷粉末、陶瓷粉末、镍包氧化物陶瓷粉末、镍包纳米氧化物陶瓷粉末中的一种或两种并按化学质量百分比(wt％)均匀混合后的粉末，所述的激光熔覆层经过一次或多次熔覆，形成厚度为0.05～4mm的激光熔覆层。

(3)表面的缓冷处理

激光熔覆完成后，为了减少钢轨热应力和防止产生裂纹，用保温毯或石棉布保温，使钢轨和熔覆层缓冷。

(4)表面的轻度再处理

在除激光熔覆层以外的钢轨表面上，再用除锈用具及用品进行适度或轻度的机械处理或化学处理，以便除去缓冷后超过4小时其表面又产生的氧化薄膜，使钢轨表面再次露出新鲜的金属光泽，对钢轨表面清理整形，并烘干，使烘干干燥温度≤50℃。

(5)表面的涂覆

将倒置(轨底朝上，轨顶朝下)的钢轨送入喷涂室，用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面涂覆厚度为0～3mm的冷镀层；所述的冷镀层是具有防腐防磨功能的涂层、具有防锈耐磨和隔热降温功能的涂层、具有防腐耐磨和散热降温功能的涂层、具有防腐降温和智能性调温功能的涂层、具有防腐和常温下智能性温度可逆转换功能的涂层中的一种涂层，按每种涂层的功能，可以在钢轨表面涂覆成一层或者两层以上不同涂料之间结构重叠的冷镀涂层。

完成上述钢轨的制备步骤后，最后完成钢轨的吊装、堆垛和入库工作。

本发明所述的钢轨，包括各种材质、各种规格、各种型号、各种类型的钢轨，也包括国产钢轨和进口钢轨、新钢轨和旧钢轨、在线钢轨和退役钢轨，全长淬火钢轨和未淬火钢轨，等等。

在不限于下列具体实施例的过程中，下面所列各种合金元素、氧化物陶瓷元素等对所需熔覆层发挥着良好的作用，并提高了其整体的综合性能。

Ni：主体粉末镍能提高粉末的耐高温性能和抗裂性。它使液固相温度区间变宽，能有效降低材料的熔点，并具有良好的导电性。

Cr：适量的铬能形成稳定的纯化膜，并能显著提高耐点蚀性。Cr的添加加强了激光熔覆层的硬度和抗腐蚀能力。

C：碳虽为杂质元素，但C和Cr即能对熔覆层形成弥散强化，又能提高熔覆层的强度和硬度。

Si：硅通过固融强化，能提高熔覆层的硬度。

B：硼和硅还会与Ni生成低熔点的颗粒相NiB和Ni₃B，从而降低了熔覆层的熔点。B与Cr能生成高硬度的化合物CrB，能够提高熔覆层的硬度。由于B与Si能使合金粉末产生自熔性，提高熔融物的流动性，所以它们也是良好的脱氧剂，在合金粉末熔化时，可以夺取钢轨表面吸附的氧气。B与Si能自行成渣，有较强的自保护作用，保护熔融状态合金，有助于使合金粉末具有良好的工艺操作性。

Fe：铁与钢轨基体的元素结构接近，可作为填料，能够较好地与钢轨表面接合。Fe与B生成高硬度的FeB，还能与C生成结构复杂的化合物。通过适量增减Fe元素的含量，也就能相应改善熔覆层的硬度。

Mo：细化晶粒的钼有利于提高熔覆层的耐磨性能、耐蚀点腐蚀及耐缝隙腐蚀的性能。

Cu：适量铜粉的添入能提高熔覆层的导电性，并加宽液固相的温度区间，在激光熔覆中具有良好的工艺操作性。

AI₂O₃：研究结果表明，当激光重熔AI₂O₃等离子喷涂层时，会促使涂层中的亚稳定相γ～AI₂O₃向稳定相α～AI₂O₃转变，形成具有隔热作用的热隔涂层。对日照下钢轨具有良好的降温作用，也有助于降低熔覆后的裂纹率，提高熔覆质量。

ZrO₂：实验表明，在激光熔覆中，在填料ZrO₂中添加适量的稳定剂Y₂O₃后，形成稳定的ZrO₂热障涂层，降低钢轨轨温。ZrO₂会使涂层表面裂纹减少甚至消失，并与AI₂O₃一起使涂层组织形成致密度和硬度很高的AI₂O₃-ZrO₂共晶组织，显著改善钢轨的抗热疲劳性能。

TiO₂：同AI₂O₃、ZrO₂一样，TiO₂也是具有热障性能的氧化物陶瓷粉末。尤其在激光熔覆铁基合金粉末中加入适量的TiO₂，不仅可以提高喷涂层的韧性和耐磨性能，而且可以减少熔覆后裂纹的形成。热障涂层TiO₂，将有效降低常温下的钢轨轨温。

CeO₂、SiO₂、Y₂O₃、CaO、MgO：在激光熔覆中加入适量的Ce、Si、La、Ca、Fe的稀土及CeO₂、SiO₂、Y₂O₃、CaO、MgO等稀土氧化物，可以提高熔覆层的抗拉强度、断裂韧性及热循环寿命。在涂层的中间过渡层中适量加入低熔点、高膨胀系数的CaO、SiO₂、TiO₂等，则有助于提高熔覆层的松驰应力，减少裂纹的形成，提高熔覆质量。

WC：碳化钨粉末是一种耐磨材料。它能与许多碳化物形成固熔体。由于它的高硬度和极耐磨性，添加碳化钨后，可以大大提高熔覆层的硬度和耐磨性。

Ni/TiO₂、Ni/AI₂O₃、Ni/ZrO₂分别是指镍包二氧化钛(或镍包纳米二氧化钛)、镍包氧化铝(或镍包纳米氧化铝)、镍包稳定的或部分稳定的氧化锆(或镍包纳米氧化锆)。这些不怕氧化或氮化的氧化物陶瓷粉末被金属镍包裹后，具有韧性好、低应力、湿润性好、并且具有较高硬度的特点。由于它们的导热系数低，对太阳光热量的传导阻碍作用和反射太阳光的作用强，所以含有它们的熔覆层对钢轨具有良好的隔热性。

Ni/AI₂O₃具有良好的抗腐蚀性、超耐磨损性和高温下的放热性。它们的添加有助于加宽上述熔覆材料的熔点范围，并能增加熔覆层的硬度，以便逐步适应面市的新型钢轨在列车重载、高速运行下的耐磨性，并能相应提高熔覆层的质量。

同样，具有隔热性能的金属包覆性复合粉末有铜包氧化铝(或铜包纳米氧化铝)Cu/AI₂O₃、铜包二氧化钛(或铜包纳米二氧化钛)Cu/TiO₂、镍铬包氧化锆(或镍铬包纳米氧化锆)NiCr/ZrO₂等，都可以作为添加在熔覆材料中的元素，并分别调配成科学、合理的涂层元素质量比例参数，参与相应的实施例中。

采用本发明的技术方案制备的具有激光熔覆层和隔热涂层的钢轨，获得了如下重要的实际效果：

1、在原有钢轨上表面(轨顶)上，通过激光熔覆技术增加了与钢轨表面具有很好的结合力的另一种材质——熔覆层，使原钢轨具有了所谓的两种材质的钢轨。较之原有钢轨，具有高硬度、高屈服应力极限和低摩擦力的特点。从而增强了钢轨的耐久性，并提高了钢轨及固定钢轨线路元件的使用寿命。

2、在钢轨表面上采用激光宽带熔覆技术与钢轨表面上的补焊技术相比，全面提升和强化了钢轨表面操作技术水平，大大缩短了操作工艺时间，提高了工艺质量和操作工效。

3、具有激光熔覆层的铁路线路顺应了铁路线路运输重载、高速的发展趋势，避免了线路维修间隔时间，缩短了运输时间，提高了运输能力，增加了铁路线路的运输经济效益。

4、具有激光熔覆层和隔热涂层的钢轨，较之原有钢轨，提高了防腐蚀、耐磨蚀性能，提高了钢材使用率，降低了钢轨使用成本。

5、具有热障涂层的激光熔覆层和隔热涂层的钢轨，较原有钢轨，降低了室外环境温度下的钢轨轨温，从而减小了钢轨线路的温度力，减少了特殊高温(例如夏天)下胀轨、跑轨的风险，相应提高了铁路线路运行的安全性。

下面通过不限定本发明的具体实施方式进一步加以说明。

具体实施方式

实施例一：激光熔覆和喷涂已淬火U71Mn钢轨表面的工艺

①钢轨表面的机械(或化学)处理和预热处理

先在已全长淬火的U71Mn钢轨表面用钢轨打磨机或钢轨除锈刷面机除锈。例如，用MBC-14-L型钢轨除锈机的自动操作程序完成除锈任务：A、完成操作前的准备程序，使机器处于初始状态。B、操作盘上的手动状态按钮灯亮，若除锈机内无钢轨，输入和长轨头按钮灯闪亮。C、若按长轨头按钮，长轨头按灯亮，按自动状态按钮，按钮灯亮，接通钢轨传送选择开关和控制开关，待除锈钢轨由操作人员控制，从传送辊进入钢轨除锈机，钢轨的尾端被停止于位置2，下一根待除锈钢轨的前端停在位置1。D、自动进入水平除锈、间隙控制、垂直除锈、圆弧处除锈作业。E、除锈作业完成后，前根钢轨被自动移出除锈机。后一根钢轨由操作人员控制向出口移动，钢轨尾端自动停止于位置2。F、输入按钮闪亮，准备进行下一作业循环(G、自动作业中，在水平或垂直按钮灯闪亮时，可再次重复前次的作业)。除锈毕，清理钢轨表面，使钢轨表面露出洁净的金属光泽(也可以采用化学处理液洗涤处理)。

用钢轨预热器(例如用北京燕宏达铁路有限责任公司生产的PREI钢轨预热器)预热钢轨表面，预热温度为150～350℃。

②钢轨表面的激光熔覆

A、钢轨表面的第一层激光熔覆

紧接着，可将随车移动的Trumpf型6000高功率快速轴流CO₂激光器，达到其聚焦特征参数值为Kf＝8.67mm·mrad，输出激光束的模式为THM01模。将激光器光束经过270mm的积分镜整形，调制为圆形的激光束，再经展宽后得到X截面为80mm、Y截面为24mm尺寸的矩形光束。

当激光器装置在沿U71Mn钢轨纵向轴线平行、匀速移动时，在激光照射下，由送粉喷嘴同步向钢轨上表面(轨顶)和与上表面相邻的轨鄂表面喷送镍基合金粉末与氧化物陶瓷粉末的复合粉末，其化学质量百分比(wt％)的组成为C 0.4～0.6，B 0.8～0.9，Si 0.9～1.1，Cr 12.0～13.0，SiO₂ 0.5～1.4，Fe 3.0～5，余量Ni/AI₂O₃(Ni30.0～55.3，AI₂O₃13～23.7)。其中合金粉末的粒径为-150目～+320目，镍包纳米氧化铝Ni/AI₂O₃的平均直径为150nm，AI₂O₃的平均径为50nm。将配制好的合金粉末和镍包纳米氧化铝颗粒倒入球磨机中混合均匀，并干燥100℃，干燥2h。激光熔覆的工艺参数为：激光熔覆功率4200W，激光束离焦量为70mm，激光扫描速度为5mm/s，送粉速率为0.3g/s。熔覆表面由多条单个熔覆轨迹搭接而成，搭接率为50％，所形成的熔覆层为0.5～1.0mm。

完成激光熔覆过程后，按本实施例可以进入钢轨的缓冷处理、表面的再处理以及表面的涂装程序了；当然，也可以在完成第一层的激光熔覆后，直接进入下一步程序，即：钢轨表面的第二层激光熔覆。

B、钢轨表面的第二层激光熔覆

紧接着，重复上述操作步骤和部分工艺参数：将随车移动的Trumpf型6000高功率快速轴流CO₂激光器，保持其聚焦特征参数值为Kf＝8.67nn·mrau，输出激光束的模式为THMO1模，保持激光器的展宽幅度：X截面为80mm，Y截面为24mm尺寸的矩形光束。

激光器装置再次沿Un71Mn钢轨纵向轴线平行、匀速移动。在激光照射下，由送粉喷嘴同步向钢轨上表面和轨鄂表面喷送Fe基合金粉末与氧化物陶瓷粉末的复合粉末，其化学质量百分比(wt％)的组成为C0.2～0.3，B 0.8～0.9，Si 0.9～1.1，Cr 12.0～13.0，Ni 8.0～9.0，TiO₂2.8～3.2，Fe余量。合金粉末的粒径为-150目～+320mm，激光扫描速度为5mm/s，送粉速率为0.3g/S，熔覆表面由多条单个熔覆轨迹搭接而成，搭接率为50％，所形成的熔覆层为0.5～1.0mm。最后，形成第一层和第二层的两层结构重叠的激光熔覆层。

③钢轨表面的缓冷处理

紧接着，用保温毯或石棉毡对钢轨保温，使钢轨和熔覆层缓冷。

上述激光熔覆前、后的预热处理和缓冷处理，均为欲使熔覆层及其周边的钢轨表面减小热应力及避免产生裂纹。实际上若严格按钢轨作业标准(例如钢轨的表面处理、预热和缓冷处理)及按本发明的操作工艺参数和操作条件执行时，一般不会产生裂纹。若激光熔覆前、后不预热、不缓冷又无裂纹产生，也可以不必对钢轨预热处理和缓冷处理了。

④钢轨表面的再处理

对缓冷处理后的钢轨表面(激光熔覆层的表面除外)，进行适度或轻度的机械再处理或化学再处理，例如用砂布轻度擦磨或用砂轮稍须打磨钢轨表面，以便除去第一次对钢轨表面处理后超过4小时的钢轨表面又产生的氧化薄膜，使钢轨表面重新露出新鲜的金属光泽。对钢轨表面清理整形，并烘干，使烘干干燥温度≤50℃。

⑤钢轨表面的喷涂

紧接着，由传送钢轨装置和吊放钢轨装置将倒置(轨底朝上，轨顶朝下)的钢轨送入喷涂室。

用无气喷涂法、有气喷涂法、静电喷涂法、辊涂法、刷涂法中的一种方法，在钢轨表面喷涂干膜厚度为20～100μm的涂层，该冷镀层是具有防腐、耐磨和隔热降温的涂层。具体地可以是防腐耐磨涂料与隔热降温填料的混合涂料。其中防腐耐磨涂料是冷喷锌涂料、冷喷铝涂料、冷喷锌涂料和冷喷铝涂料按一定比例混合后的涂料、富锌涂料、富铝涂料、富锌铝涂料；其中的隔热降温填料是氧化物陶瓷粉末中的二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌，或者是纳米氧化物陶瓷粉末中的纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化铝、纳米氧化锌；或者是镍包氧化物陶瓷中的镍包二氧化钛、镍包氧化锆、镍包氧化铝、镍包氧化锌，或者是镍包纳米氧化物陶瓷粉末中的镍包纳米二氧化钛、镍包纳米氧化锆，镍包纳米氧化铝、镍包纳米氧化锌。该混合涂料是在上述任意一种防腐耐磨涂料中按化学质量百分比(wt％)添加1-16份的上述氧化物或纳米氧化物中任意一种或两种以上填料后组成的混合涂料，或者添加1-20份的上述镍包氧化物或镍包纳米氧化物中任意一种或两种以上填料后组成的混合填料。进一步说，是将上述任意一种或两种以上填料添加在上述任意一种涂料在配制过程中的固体组份中。添加后，如果使某种涂料中原有固体组份的化学质量百分比(wt％)超量，则用1-16％的氧化物陶瓷粉末或用1-16％的纳米氧化物陶瓷粉末或用1-20％的镍包氧化物粉末或者用1-20％的镍包纳米氧化物粉末替代掉原来涂料中的固体组份中相同比例的固体含量，使替代后固体的原组份总量不变。所述的含锌、含铝涂料，可采用市售各种牌号的涂料，例如ZD96～1、ZH、ZS冷喷锌涂料(无锡华东锌盾(冷喷锌)科技有限公司)，托伦牌冷喷锌及冷喷铝涂料(深圳市天驰防腐涂料有限公司)，HI-PON20涂料(立邦公司)，G2H203～207富锌、富铝涂料(成都天合宏业科技有限公司)，EA-98富铝涂料(扬州美涂士金陵特种涂料有限公司)等。本发明所需的上述涂料，商家可按要求配制提供，也可自行配制。

本发明所需的填料，包括氧化锆、氧化钛、镍包氧化铝、纳米级超级氧化物陶瓷粉末，由北京矿冶研究总院提供；二氧化钛产品由上海德津实业公司供应；纳米级氧化锆产品，由江苏三赛超细粉体有限公司、东莞市得盛研磨材料有限公司等厂家提供。

在钢轨表面涂覆一层防腐耐磨涂料与隔热降温填料构成的混合涂料涂层干燥后，还可以继续在干燥的涂层表面或干燥涂层的部分表面再喷涂或辊涂或刷涂一层导电涂料涂层，例如涂层膜厚度为25μm的Yf-TLN302导电镍漆，使整个钢轨表面具有优良的导电性。

下面举出一个冷喷锌配方(由武汉现代工业技术研究院树脂部供货)的实例：

稀释剂95％乙醇或正丁醇

在甲组份的固体份含量中，用添加1-16(wt％)的AI₂O₃(或添加1-20(wt％)的镍包纳米氧化铝Ni/AI₂O₃)，替代掉原来1-16(wt％)的固体份含量(或替代掉原来1-20(wt％)的固体份含量)，而使总的固体份含量不变，即≥20％。

将上述经过配制的涂料中的一种或两种再经充分搅拌均匀后，用选好的涂覆方法，涂覆在除轨顶熔覆层外的钢轨表面，即轨顶与轨腰之间的表面、轨腰表面、轨腰和轨腰以下至轨底的表面，必要时涂覆掉轨头的横截面。完成整根钢轨表面的涂覆工作。

最后，完成钢轨的吊装、堆垛和入库工作。

实施例一的检验结果举例

用HXD-1000型显微硬度计、LEO-1450型扫描电子显微镜、WE-600力学性能试验机对U71Mn钢轨激光熔覆层分别进行硬度测试、形貌观察、静态加载抗压试验。

用牌号为ZT/SGW-10210型的数字存储钢轨温度记录仪测量出钢轨表面的温度为(58.4±0.1)℃.

在HDX5002锌铝涂镀涂料(沈阳市航达科技有限责任公司生产)配方中，减少原有超细片状锌粉浆中化学质量(wt％)1-20％的等效锌含量，添加化学质量(wt％)1-20％的等效镍包氧化锆含量。所述添加的镍包氧化锆Ni/ZrO₂(Ni 6～8，Y₂O₃ 0.2～0.4，ZrO₂余量)的粒径为10～50nm，镍包氧化锆的厚度为70～100nm。采用喷涂法或刷涂法在钢轨表面涂覆的干膜厚度为30～40μm。

A力学试验结果

激光熔覆层平均硬度≥HV520；观察熔覆层的形貌，平整度较高，无裂纹；模拟机车车轮对钢轨表面加载到453KN的静态加载抗压试验，熔覆层无开裂现象。

锌铝涂镀层硬度≥1H，铅笔硬度法；涂层附着力为0级，划格法；弯曲，1mm，合格；耐冲击性，50kg·cm，合格。

B电学测试结果

用电位测量仪测量，涂层的电极电位为-98mv～+200mv。表明涂层具有导电性，对钢轨具有阴极保护作用。

C、防腐试验结果

中性盐雾试验：干膜20μm，972h；干膜30μm，1962h；干膜40μm，＞2000h。涂料的涂层较薄，仅为同类涂料厚度的

对钢轨的防锈防腐效果好，耐候性强。

D降温试验结果

涂装后钢轨表面温度为(49.0±0.1)℃，同比未涂装涂料的钢轨表面温度(58.4±0.1)℃，钢轨表面温度下降了9.4℃。当涂层厚度为40μm时，经测算钢轨内空间温度可降低5～7℃。按轨温每下降1℃，50kg/m的钢轨横截面(截面积65.8cm²)上减少的应力为1645ON计算，下降至少5℃时，钢轨横截面上减少8.225吨的温度应力！

实施例二：激光熔覆和喷涂U71Mn钢轨表面的工艺

完全按照实施例一的操作步骤、操作方法和工艺参数，继续重复完成未淬火U71Mn钢轨表面上的激光熔覆过程。所不同的仅仅在于第二层激光熔覆喷送的是铁基合金粉末Fe3OA与TiO₂粉末的复合粉末，其化学质量百分比(wt％)的组成为C 0.4～0.7，B 1.0～2.0，Si 2.5～3.5，Cr 12～14，Ni 28～36，Mo 4～5，TiO₂1.0～2.0，Fe余量。

继续完成钢轨表面的缓冷处理、机械或化学再处理和干燥处理。

待上述钢轨表面的涂层干燥后，紧接着，继续在U71Mn钢轨表面涂覆辐射散热降温涂料。即仍从喷涂法、辊涂法、人工刷涂法中选用一种涂覆方法，在钢轨表面涂覆干膜厚度为0.1～0.3mm的ZS～411新型散热涂料(由北京志盛威华科技发展有限公司生产)。具体涂覆时严格按照ZS～411新型散热涂料的施工方法说明和涂覆注意事项，将涂料涂覆在除轨顶熔覆层外的钢轨剩余表面，即上表面(轨顶)与轨腰之间的表面、轨腰表面、轨腰和轨腰以下至轨底的表面，必要时涂覆掉钢轨轨头的横截面，完成整根钢轨表面的涂装工作。

在涂覆ZS～411散热涂料并待其干燥后，还可继续在钢轨表面或者钢轨的部分表面喷涂一层导电涂料(广州银峰金属科技有限公司生产)，例如涂层膜厚度为25μm的Yf-TLN₃O₂导电镍漆，其电阻率为2Ω/1cm，使钢轨表面具有优良的导电性。当然也可以不喷涂导电涂料。

最后，完成钢轨的吊装、堆垛和入库工作。

实施例二的检验结果举例

用HXD-1000型显微硬度计、LEO-1450型扫描电子显微镜对U71Mn钢轨激光熔覆层分别进行硬度测试、形貌观察试验。

用牌号为ZT/SGW-10210型的数字存储钢轨温度记录仪测量出钢轨表面的温度为(60.2±0.1)℃。

选用ZS-411新型散热涂料(北京志盛威华科技发展有限公司提供)，采用喷涂法或刷涂法在钢轨表面涂覆的干膜厚度为0.1～0.3mm。

A力学试验结果

激光熔覆层平均硬度≥HRC28；观察熔覆层的形貌，平整度较高，无裂纹产生。

冷镀涂层的外表层(ZS-411新型散热涂层)硬度5H，冷镀涂层的内表层(HDX5002锌铝涂层)的硬度≥H；外表层的附着力(划格法)1级，内表层的附着力0级；外表层的抗拉强度2500Kpa，内表层的耐冲击力50kg·cm，合格。

B、防锈防腐试验结果

冷镀涂层的外表层：耐水性＞2h，不起泡，不生锈；耐酸碱72h，不起泡，不生锈，盐雾试验2000h，湿热试验2000h，老化试验2000h。

冷镀涂层的内表层：盐雾试验干膜20μm时是972h，干膜30μm时是1962h，干膜40μm时大于2000h。

外表层和内表层的整体厚度增加，钢轨的防锈防腐效果更好，耐候性更强。

C降温散热试验结果

冷镀涂层的外表层具有隔热降温作用。

冷镀涂层的外表层厚度为0.3mm的导热性0.031W/mk，可见光区反射率85％左右，近红外区反射率80％左右，300K时红外半球反射率90％左右。涂装后钢轨基体温度为(49.4±0.17)℃，同比轨温降低了10.8℃。按轨温每下降1℃，50kg/m的钢轨横截面(截面积65.8cm²)上减少的应力为16450N计算，下降10.8℃时，钢轨横截面上减少17.766吨的温度应力！

实施例三激光熔覆和喷涂已淬火PD₂钢轨表面的工艺

1、钢轨表面的机械(或化学)处理和预热处理

先在全长淬火的PD₂钢轨表面用钢轨打磨机或钢轨除锈刷面机或用喷砂机进行喷砂除锈处理。除锈除尘后，清理钢轨表面，使钢轨表面露出洁净的金属光泽(也可用化学处理液洗涤处理)，表面清理质量达到Sa2.5级。

用钢轨预热器预热钢轨表面，预热温度为150～450℃。

2、钢轨表面的激光熔覆

事先准备好熔覆用合金粉末，其粒度为-150目～+300目，掺入粒度为微米级的二氧化钛，纳米氧化锆、纳米氧化铝的粒度为10～50nm。配成铁基合金粉末与氧化物陶瓷粉末的复合粉末，其化学质量百分比(wt％)的组成为C 0.6～0.8，B 2.5～3.0，Si 2.0～4.5，Cr 6.5～7.5，Ni 10～15，(纯度为98％的)TiO₂ 0.9～1.1，ZrO₂(Y₂O₃ 0.4～0.6，ZrO₂ 5.5～8.5)，AI₂O₃ 10～15，Fe余量。复合粉末的硬度HRC 31～45。将配好的复合粉末倒入球磨机中混合均匀。100℃下干燥2h后，采用送粉式激光熔覆方式。

紧接着，可将随车移动的TJ-HJ-5000横流CO₂激光器的光束模式定为多模，将激光束垂直入射在待激光熔覆的钢轨上表面(轨顶)上，同轴吹Ar气保护，并开始熔覆，这时激光熔覆的工艺参数是：熔覆功率为2kw、光斑直径为5mm，离焦量50mm，扫描速度为3mm/S，采用送粉法进行多道搭接，搭接系数为60％，送粉速度为0.36g/s，形成的激光熔覆层厚0.3～0.8mm。紧接着，重复上述操作步骤、操作方法和工艺参数，继续在原熔覆层上再次激光熔覆一层新的复合粉末层。该新的复合粉末层是G312合金粉末与氧化物陶瓷粉末配制的复合粉末，其化学质量百分比(wt％)的组成为C＜0.7，B 2.5～3.5，Si 3.0～4.5，Cr＜12，Ni＞28，TiO₂ 0.9～1.1，SiO₂ 1.0～2.0。Fe余量。其中合金粉末的粒度为-150目～+300目；掺入的TiO₂是纯度≥98％的二氧化钛，掺入SiO₂的粒度为13～53μm。将配好的复合粉末倒入球磨机中混合均匀，干燥温度为100℃，干燥时间为2h。仍采用送粉式激光熔覆方式，继续用TJ-HL-5000横流CO₂激光器，具体重复实施例三相同的操作步骤、相同的操作方法和相同的工艺参数，进行熔覆层上的激光熔覆，所形成新的熔覆层的厚度为50μm～1.0mm。

当然，也可采用激光熔覆基体表面上的熔覆粉末方式，将合金粉末和陶瓷粉末与树酯黏结剂混合均匀，涂敷在钢轨的上表面，由沿钢轨匀速移动的激光器完成激光熔覆工作。

3钢轨表面的缓冷处理

紧接着，用保温毯或保温毡对钢轨和熔覆层保温，并缓冷。

在具体操作过程中，若严格按钢轨作业标准及按本发明的操作工艺参数、操作步骤和操作条件执行时，一般钢轨表面不会产生裂纹；但如果没有对钢轨预热处理和缓冷处理，钢轨表面及熔覆层也无裂纹产生，且钢轨符合质量要求，则没必要对钢轨进行预热处理和缓冷处理了。

4、钢轨表面的再处理

从钢轨的第一次表面处理到缓冷处理后，如果超过4小时了，则钢轨表面又会产生新的氧化薄膜。按钢轨作业要求必须对缓冷后的钢轨表面(激光熔覆层的表面除外)进行轻度的机械再处理或化学再处理。例如用砂布轻度打磨或用砂轮稍须打磨钢轨表面，以便除去新产生的氧化薄膜和锈污，使钢轨表面重新露出金属光泽。对钢轨表面清理整形，并烘干，使烘干干燥温度≤50℃。

5、钢轨表面的喷涂

用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面涂覆干膜厚度为0.3～0.81mm的涂层，该冷镀层是具有防腐降温、并且具有智能调温性的涂料涂层。涂料可自行研制，也可从面市的涂料中选择。

涂装操作步骤分为两步：a、先在钢轨表面涂覆一层防腐降温涂料；b、再在防腐降温的涂层表面涂覆一层智能调温性涂料。

a、钢轨表面涂覆防腐降温涂料

选用无气高压喷涂法，在钢轨表面喷涂ZS-211反射隔热保温涂料(北京志盛威华科技发展有限公司生产)，按该涂料产品说明书上的具体施工方法和注意事项，在钢轨表面喷涂厚度为0.3mm的涂层；也可在钢轨顶面到轨腰的轨鄂表面喷涂厚为0.3mm涂层，而在其余表面，即在轨腰到轨脚及轨底的表面(甚至包括钢轨轨头的截面)，喷涂厚为0.3～0.8mm的涂层，推荐0.8mm的涂层。

b、钢轨表面涂覆智能调温性涂料

将表面涂覆ZS-211涂层的钢轨送入干燥室烘干，或待钢轨表面涂层在原喷涂室自然干燥后，用喷涂法或刷涂法，在钢轨表面继续涂覆厚度为8～10nm的RPM智能防晒隔热涂料(佛山市RPM智能涂料有限公司生产)，按该涂料说明书中的具体施工方法，在钢轨表面涂覆厚度为8～10nm的涂层，该涂层包覆了除钢轨激光熔覆层以外的钢轨表面。

当然，在已涂覆ZS-211涂层的钢轨表面上，可以不涂覆RPM智能防晒隔热涂料，而涂覆韩泰太空调温涂料(北京鸿坤韩泰科贸有限公司提供)，同样能达到智能性调温的效果。

待钢轨表面的涂装工作完成后，完成钢轨的吊装、堆垛和入库工作。

实施例三的检验结果举例

用HXD-1000显微硬度计、4X-TB金相显微镜，Je01JSM5600扫描电镜、MRH-3高速环块磨损试验机对已淬火PD₂钢轨激光熔覆层分别进行硬度测试、显微组织观察、物相分析、磨擦磨损试验。

用牌号为ZT/SGW-10312型的数字存储钢轨温度记录仪测量出钢轨表面的温度为(60.4±0.1)℃。

选用ZS-211反射隔热保温涂料(北京志盛华威科技发展有限公司生产)，采用喷涂法或刷涂法在钢轨表面涂覆干膜厚度为0.3～0.8mm的ZS-211反射隔热保温涂料。

选用RPM智能防晒隔热涂料(广东省佛山市RPM智能涂料有限公司生产)，采用喷涂法或刷涂法在涂装了ZS-211涂层的钢轨表面涂覆干膜厚度为8～10nm的RPM智能涂料。

A、力学试验结果

激光熔覆层的平均硬度(距离表面0.3mm)HV600；观察熔覆层显微组织，宏观表面光滑，熔覆层未出现裂纹；单道熔覆道的宽度较大，厚度较小，说明熔覆时熔体的流动性及与基底的润湿性较好；加载300N干磨擦条件下熔覆层的摩擦系数小，表明熔覆层的耐磨性能好。

冷镀涂层(ZS-211反射隔热保温涂层)硬度3～4H，附着力(划格法)1级，抗拉强度≥2.5Mpa，具有良好的抗张强度和弹性。

B、防锈防腐试验结果

冷镀ZS-211涂料涂层的PH值8；耐酸性500h，无变化；有自洁性；10年不粉化，耐候性强。

C、防晒隔热降温试验结果

导热系数0.04W/m·k，可见光反射率90％，红外线反射率92％，半球发射率≥0.8，10年隔热效果不变化，保温效果好。

涂装厚为0.3mm、厚为0.8mm后的钢轨表面温度分别为(50.2±0.1)℃、(38.3±0.1)℃，同比轨温分别降低了10.2℃、22.1℃。按轨温每下降1℃，60kg/m的钢轨横截面(截面积77.45m²)上减少19362.5N的应力计算，当轨温下降10.2℃、22.1℃时，钢轨横截面上分别减少19.75吨、42.79吨的温度应力！

由于最外层的RPM智能涂料薄膜阻隔太阳光热量的最大温度为18～25℃，所以阳光穿越RPM智能涂层膜后，到达ZS-211涂层时，同比轨温自然下降了许多。

实施例四：激光熔覆和喷涂已淬火PD₂钢轨表面工艺

完全按照实施例三的操作步骤、操作方法和操作工艺及参数要求，继续重复完成全长淬火的PD₂钢轨表面上的激光熔覆生产工艺。然后进行钢轨表面(除激光熔覆层外)的冷喷涂涂装工作。

首先，继续完成实施例三中的第5步，即④钢轨表面的再处理。然后开始涂装钢轨表面。

具体地，紧接着由传送钢轨装置和吊放钢轨装置将倒置(轨底朝上)的钢轨送入喷涂室。

采用高压无气喷涂或刷涂或辊涂，在钢轨表面喷涂市售降温隔热涂料，例如JG-II新型反辐射隔热涂料(河北衡水金谷粮保防虫器材有限公司供货)，按该涂料的具体施工方法(见产品说明书)，在钢轨表面喷涂厚度为80～100μm的涂层。

最后，完成钢轨的吊装、堆垛和入库工作。

实施例四的检验结果举例

用HXD-1000显微硬度计、4X-TB金相显微镜、JeolJSM5600扫描电镜、MRH-3高速环块磨损试验机对已淬火的PD₂钢轨激光熔覆层分别进行硬度测试、显微组织观察、物相分析、磨擦磨损试验。

用牌号为ZT/SGW-10312型的数字存储钢轨温度记录仪测量出钢轨表面的温度为(59.9±0.1)℃。

选用JG-II新型反辐射隔热涂料(河北衡水金谷粮保防虫器材有限公司供货)，采用喷涂法或刷涂法在钢轨表面涂覆干膜厚度为100μm的RL-02型温控涂料。

A力学试验结果

激光熔覆层的力学试验结果与实施例三相同。

冷镀涂层(JG-II新型反辐射隔热涂层)的附着力不大于2级，划圈法GB/T1720～89；冲击强度kg·cm 50，GB/T1732-93。

B、防锈防腐试验结果

耐酸性试验时间24h，用30％硫酸、5％盐酸、5％硝酸，分别浸泡漆膜，漆膜无变化，符合标准GB1763-89；耐碱性24h，用10％NaOH浸泡，漆膜无变化，GB1763-89；人工加速老化1000h，漆膜不起泡、无裂纹，GB1865-89；耐盐雾500h，漆膜不起泡，无锈蚀，GB/T1710-91；耐湿热500h，漆膜完好，GB1740-89；耐刷洗，耐沾污，具有高洁性；耐候性达10年以上。

C、防晒降温试验结果

耐紫外光1000h，漆膜完好，GB/T1710-79；太阳热吸收率0.16，Q/WL26A-97；红外辐射率0.87，Q/WL27A-97；太阳热反射率达91％以上。涂装厚为80～100μm后的钢基表面温度，可同比下降10～15℃，最高下降20℃。在钢轨表面涂装厚为100μm的JG-II新型反辐射隔热涂料后，钢轨表面温度为(50.8±0.1)℃，同比至少下降了9.1℃。按60kg/m的钢轨轨温每下降1℃，在钢轨横截面上减少19362.5N的应力计算，当轨温下降9.1℃时，其截面上至少减少17.62吨的温度应力！

实施例五激光熔覆和喷涂PD2钢轨表面的工艺

完全按照实施例三的操作步骤、操作方法和工艺参数，继续重复完成未全长淬火的PD2钢轨表面上的激光熔覆过程。

紧接着，将经过缓冷处理和表面再处理的钢轨倒置(轨底朝上)后送入涂装室。

事先准备好涂装涂料。在市售冷喷铝涂料、富铝涂料中添加常温可逆温致变色材料，并经搅拌均匀，备用。

本实施例中选用E02-4水溶性无机富铝涂料(武汉市天龙涂料有限责任公司生产)，并在该涂料中按9∶1的配比，掺入10％化学质量的常温可逆温致变色微胶囊(该微胶囊按“C N200410067053.1一种常温可逆温致变色水泥基材料”的说明书制备，样品及产品由同济大学马一平研究团队提供)，待用。

用辊涂法或喷涂法或刷涂法，先在钢轨表面(除激光熔覆层外)涂覆一层E06-03水性富锌底漆(由武汉市天龙涂料有限责任公司生产)，或先涂覆一层钢轨防锈漆，干膜厚为20～50μm，具体施工操作方法，由上述漆的产品说明书给出；把掺入10％化学质量的常温可逆温致变色微胶囊的E02-4涂料或掺入10％微胶囊的钢轨防锈漆，分别用水稀释或用防锈漆稀释剂稀释，并搅拌均匀后，再次涂覆在钢轨表面上。涂覆干膜厚度为50～60μm。

最后，完成钢轨的吊装、堆垛和入库工作。

实施例五的实施效果是：激光熔覆层提高了钢轨踏面硬度，增强了钢轨的耐磨性，延长了钢轨的使用寿命；钢轨表面的冷镀铝层具有防腐蚀性能，并具有反射太阳光、隔热和降低钢轨表面温度的作用；镀铝层中的常温可逆温致变色微胶囊，是一种智能调温材料，它使夏天的轨温降低，冬天的轨温升高，即使轨温可随环境温度可逆反复变化，成为“空调型”智能调温钢轨。相应地减少了钢轨截面的温度应力，提高了铁路线路的运输安全性。

Claims

1.一种具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于包括如下步骤：

(1)表面的机械或化学处理和预热处理，将钢轨表面用机械处理或化学处理的方法，清除表面的铁锈和油污；对钢轨表面预热，预热温度为250～450℃；

(2)表面的激光熔覆，当激光器装置在沿钢轨纵向轴线平行匀速移动时，在激光照射下，由送粉喷嘴同步向钢轨上表面或者同步向钢轨上表面和与上表面紧邻的轨鄂表面喷送一层复合粉末，或喷送上、下两层复合粉末，并经一次或多次激光熔覆后，在钢轨的上表面或者在钢轨上表面和轨鄂表面形成一层激光熔覆层，或者形成上、下两层结构重叠的激光熔覆层；或者将复合粉末与树酯黏结剂均匀混合后，涂敷在钢轨上表面或者涂敷在钢轨上表面和轨鄂表面，由沿钢轨匀速移动的激光器发出激光，并经一次或多次激光熔覆后，在钢轨的上表面或者在钢轨上表面和轨鄂表面形成一层激光熔覆层，或者形成上、下两层结构重叠的激光熔覆层；复合粉末是镍基合金粉末或铁基合金粉末或镍铁基合金粉末或钴基合金粉末与氧化物陶瓷粉末、纳米氧化物陶瓷粉末、镍包氧化物陶瓷粉末、镍包纳米氧化物陶瓷粉末中的一种或两种并按化学质量百分比(wt％)均匀混合后的粉末；所述的激光熔覆层的厚度为0.05～4.0mm；

(3)表面的缓冷处理，激光熔覆完成后，用保温毯或石棉布盖住钢轨，使钢轨和熔覆层缓冷；

(4)表面的轻度再处理，在除激光熔覆层以外的钢轨表面上，再用除锈用具及用品进行轻度的机械处理或化学处理，以便除去缓冷后超过4小时其表面又产生的氧化薄膜，使钢轨表面再次露出新鲜的金属光泽，并清理整形和烘干，使烘干干燥温度≤50℃；

(5)表面的喷涂，将倒置(轨底朝上，轨顶朝下)的钢轨送入喷涂室，用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面涂覆厚度为0～3mm的冷镀层，冷镀层是下列具有防腐防磨功能的涂层、具有防锈耐磨和隔热降温功能的涂层、具有防腐耐磨和散热降温功能的涂层、具有防腐降温和智能性调温功能的涂层、具有防腐和常温下智能性温度可逆转换功能的涂层中的一种涂层，按每种涂料的不同功能，可以在钢轨表面涂覆成一层或者两层以上不同涂料之间结构重叠的冷镀的涂层。

2.根据权利要求1所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：由同步送粉激光熔覆方式，在已全长淬火的U71Mn钢轨的上表面和轨鄂表面，喷送镍基合金粉末与氧化物陶瓷粉末配制的复合粉末，复合粉末的化学质量百分比(wt％)的组成为C0.4～0.6，B 0.8～0.9，Si 0.9～1.1，Cr 12.0～13.0，SiO₂ 0.5～1.4，Fe 3.0～5.0，余量Ni/AI₂O₃(Ni 30.0～55.3，AI₂O₃ 13.0～23.7)，其中合金粉末的粒径为-150目～+320目，镍包纳米氧化铝Ni/AI₂O₃的平均直径为150nm，AI₂O₃的平均直径为50nm，并将配制好的合金粉末和Ni/AI₂O₃颗粒倒入球磨机中混合均匀，干燥温度为100℃，干燥时间为2h；激光熔覆的工艺参数为激光熔覆功率4200w，激光束离焦量为70mm，激光扫描速度为5mm/s，送粉速率为0.3g/s；熔覆表面由多条单个熔覆轨迹搭接而成，搭接率为50％；熔覆层的厚度为0～1.0mm。

3.根据权利要求1和2所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：由同步送粉激光熔覆方式，在已全长淬火的U71Mn钢轨的上表面和轨鄂表面，先喷送第一层(内层)镍基合金粉末与氧化物陶瓷粉末配制的复合粉末，再喷送第二层(外层)铁基合金粉末与TiO₂粉末配制的复合粉末；第一层复合粉末的化学质量百分比(wt％)的组成为C 0.4～0.6，B 0.8～0.9，Si 0.9～1.1，Cr 12.0～13.0，SiO₂ 0.5～1.4，Fe 3.0～5.0，余量Ni/AI₂O₃(Ni 30.0～55.3，AI₂O₃ 13.0～23.7)，其中合金粉末的粒径为-150目～+320目，镍包纳米氧化铝Ni/AI₂O₃的平均直径为150nm；AI₂O₃的平均直径为50nm；第二层复合粉末的化学质量百分比(wt％)的组成为C 0.2～0.3，B 0.8～0.9，Si 0.9～1.1，Cr 12.0～13.0，Ni 8.0～9.0，TiO₂2.8～3.2，Fe余量，合金粉末的粒径为-150目～+320目，TiO₂的粒径为8～300nm；激光熔覆第一层复合粉末的工艺参数与激光熔覆第二层复合粉末的工艺参数均相同，即激光熔覆功率4200W，激光束离焦量为70mm，激光扫描速度为5mm/s，送粉速率为0.3g/s，熔覆层表面由多条单个熔覆轨迹搭接而成，搭接率为50％；第一层复合粉末经激光熔覆后的熔覆层厚为0～1.0mm，第二层复合粉末经激光熔覆后的熔覆层厚为0.05～1.2mm。

4.根据权利要求1所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：用同步送粉激光熔覆方式，在已全长淬火的PD₂钢轨的上表面，先喷送第一层(内层)铁基合金粉末与氧化物陶瓷粉末配制的复合粉末，再喷送第二层(外层)G312合金粉末与氧化物陶瓷粉末配制的复合粉末，其第一层的化学质量百分比(wt％)的组成为C 0.6～0.8，B 2.5～3.0，Si 2.0～4.5，Cr 6.5～7.5，Ni 10～15，(纯度为98％的)TiO₂0.9～1.1，ZrO₂(Y₂O₃ 0.4～0.6，ZrO₂ 5.5～8.5)，AI₂O₃ 10～15，Fe余量，其中合金粉末的粒径为-150目～+320目，二氧化钛的粒度为微米级，纳米氧化锆、纳米氧化铝的粒度为10～50nm；第二层复合粉末的化学质量百分比(wt％)的组成为C＜0.7，B2.5～3.5，Si 3.0～4.5，Cr＜12，Ni＞28，TiO₂ 0.9～1.1，SiO₂ 1.0～2.0，Fe余量，其中合金粉末的粒度为-150目～+300目；掺入的TiO₂是纯度≥98％的二氧化钛，掺入SiO₂粒度为13～15μm；激光熔覆第一层与第二层的工艺参数均相同，即匀速移动的TJ～HL～5000横流CO₂激光器的光束模式定为多模，聚光束垂直入射在钢轨上表面，同轴吹Ar气保护，激光熔覆功率为2kw，光斑直径为5mm，离焦量50mm，扫描速度为3mm/s，采用送粉法多道搭接，搭接系数为60％，送粉速度为0.36g/s；第一层复合粉末经激光熔覆后的熔覆层厚为0.05～1.0mm，第二层复合粉末经激光熔覆后的熔覆层厚为50μm～1.0mm。

5.根据权利要求1所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面涂覆一层防腐耐磨涂料与隔热降温填料的混合涂料，其中的防腐耐磨涂料是冷喷锌涂料、冷喷铝涂料、冷喷锌涂料和冷喷铝涂料按一定比例混合后的涂料、富锌涂料、富铝涂料、富锌铝涂料；其中的隔热降温填料是氧化物陶瓷粉末中的二氧化钛、氧化锆、氧化铝、氧化锌，或者是纳米氧化物陶瓷粉末中的纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化铝、纳米氧化锌，或者是镍包氧化物陶瓷中的镍包二氧化钛、镍包氧化锆、镍包氧化铝、镍包氧化锌，或者是镍包纳米氧化物陶瓷粉末中的镍包纳米二氧化钛、镍包纳米氧化锆、镍包纳米氧化铝、镍包纳米氧化锌；该混合涂料是在上述任意一种防腐耐磨涂料中按化学质量百分比(wt％)添加1-16份的上述氧化物或纳米氧化物中任意一种或两种以上的填料后组成的混合涂料，也可以是按化学质量百分比(wt％)计算的并用1-16份的氧化物粉末或用1-16份的纳米氧化物陶瓷粉末或用1-20份的镍包氧化物粉末或者用1-20份的镍包纳米氧化物粉末替代掉原来每种涂料中的固体组份中相同比例的固体含量(原来的每一种涂料中的其余成份及含量均不变)后的涂料，该混合涂料涂覆后的干膜厚度为20～250μm。

6.根据权利要求1和5所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面涂覆第一层防腐耐磨的隔热降温涂料涂层后，再在第一层涂层的表面或第一层涂层的部分表面上涂覆第二层导电涂料涂层，导电涂层厚度为0～50μm。

7.根据权利要求1和5所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面涂覆第一层防腐耐磨涂料与隔热降温填料的混合涂料后，再在第一层涂层的表面涂覆第二层具有散热降温功能的辐射散热降温涂料，在钢轨表面形成上、下两层结构重叠的冷镀涂层，涂层的厚度为0.1～0.4mm。

8.根据权利要求1和4所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：用喷涂法或辊涂法或刷涂法在钢轨表面涂覆第一层防腐防晒降温涂料涂层后，再在第一层涂层的表面涂覆第二层智能调温性涂料或涂覆智能防晒隔热涂料，在钢轨表面上形成上、下两层结构重叠的冷镀涂层，涂层厚度为0.1～3.0mm。

9.根据权利要求1和4所述的具有激光熔覆层和隔热涂层的智能调温钢轨生产工艺，其特征在于：用喷涂法或辊涂法或刷涂法，在钢轨表面先涂覆第一层钢轨防锈底漆或钢轨防锈漆，再在冷喷铝涂料或富铝涂料或冷喷锌铝涂料或水溶性无机富铝涂料或钢轨防锈漆中按化学质量百分比(wt％)掺入10份的常温可逆温致变色微胶囊颗粒，即按9∶1的配比掺入，然后把用稀释剂及搅拌器均匀混合后的涂料作为第二层涂料涂覆在钢轨表面上，最后形成上、下两层结构重叠的冷镀涂层，涂层厚度为50～120μm。