CN103451556A - 稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢及制造方法，钢的化学成分（wt%）为： C:0.41～0.50，Si:0.60～1.10，Mn:0.60～1.20，Cr：0.70～1.10，Ni：0.2～0.6，Mo：0.20～0.50，A1:0.03～0.80, Nb：0.01～0.05，V:0.08～0.20, RE:0.01～0.03，S:≤0.010、P:≤0.015,其余为铁元素及不可避免的杂质；钢的力学性能为：Rm≥1450MPa，Rp0.2≥1000MPa，A≥15%,A_KU2≥40J,HB≥450。其优点是：合金设计中提高C含量，降低其它合金元素含量，生产出抗拉强度大于1450Mpa的稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢，利用工业化能够容易实现的空冷、正火工艺，简化了材料的制造工艺。

Description

稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢及制造方法

技术领域

本发明属于铁路钢轨的生产技术领域，特别涉及一种稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢及制造方法。

背景技术

随着铁路向高速、重载和跨区间无缝方向发展，迫切需要提高钢轨的综合性能，特别是对铁路钢轨强度、耐磨性提出更高要求。

公开号为CN1O2534387A的专利申请提供一种贝氏体/马氏体钢轨及其制造方法，该钢轨由按%(重量)计，含有C:0.10-0.40%，Si:0.80-2.00%，Mn:1.20-2.40%，Cr:0.50-1.20%，Mo:0.20-0.60%，余量为铁和不可避免的杂质的钢。热轧形成;该钢轨包括从奥氏体区域温度以大于1℃/s且小于等于5℃/s的冷却速度加速冷却至小于300℃但大于200℃的加速冷却停止温度的轨头且还包括轨腰和轨底。

公开号为CN1O2747299A的专利申请提供了一种高寒地区铁路辙叉新一代高性能贝氏体耐磨钢及制造方法，将含有(重量百分比 %)C:0.2-0.4，Si:1.0-3.0，Mn:0.5-1.0，Cr:0.5-2.0， Mo:0.2-1.0， Ni:0.2-1.0，RE:0.01-0.1，P≤0.03，S≤0.03以及其V、Ti中的一种或两种元素用电弧或中频或工频电炉冶炼，浇成钢锭，经轧制和锻造或轧制成型后，经正火或退火处理再于200-400℃回火，或锻后于200-400℃回火后的制成铁路辙叉或钢轨、铁路尖轨。铁路产品其最终组织为贝氏体-残余奥氏体，或贝氏体-马氏体复相组织，硬度大于35HRC，强度≥120OMPa，常温冲击强度α_k达到80-12OJ/cm²， -40℃时达到40-60 J/cm²，试件台架实验疲劳寿命大于2×10⁶次。

从目前公布的铁路专用贝氏体-马氏体钢的化学成分来看，其中C（wt%）≤0.4，虽然公开号为CN1O1624683A的专利申请介绍了一种超高强度贝氏体钢轨用钢及其制造方法，其中C 为0.2-0.5wt%，但Si、Mn较高。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种旨在降低生产成本、抗拉强度大于1450Mpa的稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢及制造方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

本发明提供一种稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢，其化学成分（wt%）为： C:0.41～0.50，Si:0.60～1.10，Mn:0.60～1.20，Cr：0.70～1.10，Ni：0.2～0.6，Mo：0.20～0.50，A1:0.03～0.80, Nb：0.01～0.05，V:0.08～0.20, RE:0.01～0.03，S:≤0.010、P:≤0.015,其余为铁元素及不可避免的杂质；其力学性能为：Rm≥1450MPa，Rp0.2≥1000MPa，A≥15%,A_KU2≥40J,HB≥450。

所述铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢的制造方法：

（1）电炉冶炼，其冶炼工艺：出钢温度和浇注温度与一般中、高碳低合金钢的相同，浇注成的钢锭需要在锭模中缓冷至室温出模；

（2）轧制工艺：钢锭的加热速度≤300℃/h，加热温度为1200～1250℃，初始成型温度为1150℃～1200℃，终成型温度900℃～970℃；轧后空冷至室温；

（3）最终热处理工艺：将成品加热到870～930℃进行正火处理，保温时间1～3h，得到贝氏体-马氏体复相组织。

本发明的优点是：合金设计中提高C含量，降低其它合金元素含量，生产出抗拉强度大于1450Mpa的稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢，利用工业化能够容易实现的空冷、正火工艺，简化了材料的制造工艺。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

特征成分如下，质量百分比：C：0.50%、Si：0.62 %、Mn：1.16 %、Cr:1.05 %、Ni：0.52%、Mo:0.45%、Al: 0.063%、Nb:0.014%，V：0.08%、La：0.021%、S: 0.010%、P：0.015%，其余为铁元素与不可避免的杂质。

真空冶炼、铸造；钢锭的加热速度230℃/h，加热温度为1250℃，初始成型温度为1220℃，终成型温度930℃，空冷至室温；最终热处理为：将钢加热到930℃正火处理，保温1h后空冷。其力学性能为：Rm=1480MPa，R_P0.2=1062MPa，A=16%，A_KU2=43J，HB=462。

实施例2：

特征成分如下，质量百分比：C：0.47%、Si：0.84 %、Mn：0.98 %、Cr:0.92 %、Ni：0.45%、Mo:0.37%、Al: 0.046%、Nb:0.027%、V：0.12%、La：0.026%、S: 0.005%、P：0.010%，其余为铁元素与不可避免的杂质。

真空冶炼、铸造；钢锭的加热速度200℃/h，加热温度为1250℃，初始成型温度为1200℃，终成型温度900℃，空冷至室温；最终热处理为：将钢加热到900℃正火处理，保温1.5h后空冷。其力学性能为：Rm=1470 MPa，R_P0.2=1037 MPa，A=15.5%，A_KU2=45J，HB=458。

实施例3：

特征成分如下，质量百分比：C：0.45%、Si：1.02 %、Mn：1.03 %、Cr:0.85 %、Ni：0.37%、Mo:0.28%、Al: 0.056%、Nb:0.035%、V：0.14%、La：0.017%、S: 0.008%、P：0.009%，其余为铁元素与不可避免的杂质。

真空冶炼、铸造；钢锭的加热速度200℃/h，加热温度为1250℃，初始成型温度为1200℃，终成型温度920℃，空冷至室温；最终热处理为：将钢加热到900℃正火处理，保温1.5后空冷。其力学性能为：Rm=1493 MPa，R_P0.2=1058 MPa，A=15.5%，A_KU2=48J，HB=460。

实施例4：

特征成分如下，质量百分比：C：0.41%、Si：1.08 %、Mn：0.73 %、Cr:0.67 %、Ni：0.27%、Mo:0.55%、Al: 0.047%、Nb:0.045%、V：0.19%、La：0.023%、S: 0.008%、P：0.0012%，其余为铁元素与不可避免的杂质。

真空冶炼、铸造；钢锭的加热速度200℃/h，加热温度为1250℃，初始成型温度为1200℃，终成型温度960℃，空冷至室温；最终热处理为：将钢加热到900℃正火处理，保温1.5h后空冷。其力学性能为：Rm=1490 MPa，R_P0.2=1085MPa，A=17.0%，A_KU2=51J，HB=458。

Claims (2)

1.一种稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢，其特征是：化学成分（wt%）为： C:0.41～0.50，Si:0.60～1.10，Mn:0.60～1.20，Cr：0.70～1.10，Ni：0.2～0.6，Mo：0.20～0.50，A1:0.03～0.80, Nb：0.01～0.05，V:0.08～0.20, RE:0.01～0.03，S:≤0.010、P:≤0.015,其余为铁元素及不可避免的杂质；其力学性能为：Rm≥1450MPa，Rp0.2≥1000MPa，A≥15%,A_KU2≥40J,HB≥450。

2.一种根据权利要求1所述的稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体-马氏体钢的制造方法，其特征是：

（1）电炉冶炼，其冶炼工艺：出钢温度和浇注温度与一般中、高碳低合金钢的相同，浇注成的钢锭需要在锭模中缓冷至室温出模；

（2）轧制工艺：钢锭的加热速度≤300℃/h，加热温度为1200～1250℃，初始成型温度为1150℃～1200℃，终成型温度900℃～970℃；轧后空冷至室温；

（3）最终热处理工艺：将成品加热到870～930℃进行正火处理，保温时间1～3h，得到贝氏体-马氏体复相组织。