CN103805903A - 一种辙叉心轨用贝氏体钢 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辙叉心轨用贝氏体钢,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.03%-0.05%,Si:0.3%-0.5%,Mn:1.8%-2.0%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.25%-0.45%,Ti:0.03%-0.05%,Cr:0.6%-0.8%,Ni:0.9%-1.1%,Cu:0.3%-0.5%,V:0.020%-0.040%,B:0.002%-0.004%,Als:0.01%-0.02%,其他为铁和不可避免杂质。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域,尤其涉及一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢。
背景技术
世界经济的发展,尤其是国内经济的快速发展,人口流动量和货物周转量急剧攀升,这就对承担着60%以上运输任务的铁路列车提出了更高的要求。我国为了适应国内经济快速发展的需要,在最近几年内先后进行了六次大提速,近期国家又确立了大力发展高速铁路的中长期战略目标和规划,然而,随着列车运行速度的提高,必将带来更大的惯性,产生更大的冲击和颠簸,为了保证高速列车的安全性和可靠性,这就对辙叉心轨提出了更高的要求。
国内现行辙叉为整铸型辙叉,即采用整体铸造的形式将心轨、翼轨、叉跟轨及其他部件铸造在一起,称为高锰钢辙叉,这种结构形式的高锰钢弊端是:
①化学成分匹配不合理、合金化效果差,如常用的ZGMn13的化学成分范围是:C 1.00~1.45;Mn 11.0~14.00;Si 0.30~1.00其余为少量元素如Cr、Mo、S、P等,这种成分配方所组成的材料,C含量较高,冲击性能差、强度低、抗疲劳性能差,不适应于该产品的工作环境。
②由于整铸型高锰钢辙叉结构形式复杂,其工艺决定了在浇注时钢液的流动性差异很大,结晶时差较大,必然造成其组织致密度很差,晶粒粗大无法消除,疏松、气孔、夹杂等铸造缺陷在所难免,这就必将造成其性能指标如强度、塑性、韧性、冲击、耐磨、疲劳等较低,导致使用寿命低。目前,平均使用寿命在1亿吨左右,这样的使用寿命给繁忙的铁路运输带来了一系列问题。
a、在正线铁路轨道,一般1年需更换2次,这样的频繁更换影响正常的铁路运输秩序,是造成列车晚点、列车暂停、也是运输拥挤的重要原因之一。
b、由于使用寿命低造成铁路建设和维护的成本加大,严重影响着铁路运输的经济效益和社会效益。
③由于整铸型高锰钢辙叉未经过电渣重熔(精炼)和锻造,性能离散度较大,且高锰钢辙叉制造过程中的不确定因素较多,造成其性能离散度较大,这种性能离散度常因局部缺陷造成非正常损坏,给铁路运输的可靠性和安全性产生极为不利的影响,甚至会造成事故隐患。
④整铸型高锰钢辙叉产品档次低,不适应我国铁路运输安全、高速、重载的需要:从我国铁路运输开始至今,高锰钢辙叉只是在成分、结构形式发生过变化,而铸态组织一直未变,这样的组织形态造成其产品档次仍然停留在原始状态,无法适应目前我国铁路运输安全、高速、重载的需要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,该贝氏体钢克服现有技术中高锰钢的缺陷,更适应当今高速铁路的发展需求。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.03%-0.05%,Si:0.3%-0.5%,Mn:1.8%-2.0%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.25%-0.45%,Ti:0.03%-0.05%,Cr:0.6%-0.8%,Ni:0.9%-1.1%,Cu:0.3%-0.5%,V:0.020%-0.040%,B:0.002%-0.004%,Als:0.01%-0.02%,其他为铁和不可避免杂质。
优选,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.04%,Si:0.4%,Mn:1.9%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.35%,Ti:0.04%,Cr:0.7%,Ni:1.0%,Cu:0.4%,V:0.030%,B:0.003%,Als:0.015%,其他为铁和不可避免杂质。
本发明中合金元素的作用为:
C:碳有很强的固溶强化作用,但是本发明为了获得优良的焊接性能及低温韧性而降低了含碳量,同时为能获得低碳贝氏体板条,而将含碳量定在0.03~0.05%。
Si:Si起到固溶强化作用,添加Si能提高强度,Si还有抑制渗碳体的析出,提高钢的回火温度的作用。
Mn:Mn在钢中起到固溶强化和提高淬透性的作用,控制Mn/C比可以改善钢的韧性。
B:B能明显抑制铁素体在奥氏体晶界的形核,可以在较大的冷速范围内都能获得贝氏体组织。
Mo:Mo能抑制了铁素体转变,降低贝氏体转变温度,细化有效组织。
Cr:添加Cr能大幅度的提高钢的强度,但是添加过多会影响刚的低温韧性。
Ni:提高钢的强韧性。
V、Ti、Cu微合金元素:添加这些微合金元素能起到细化晶粒及析出强化、固溶强化等作用。
本发明具有如下有益效果:
化学成份配比合理,合金化效果好;制造成本低;锻造比大;金属组织的致密度良好;本体的力学性能好;具体指标是:
①强度指标
拉伸强度σb≥1430MPa
屈服强度σs≥1210MPa
②塑性、韧性指标
延伸率A≥16%
断面收缩率Z≥41%
冲击韧性Aku≥130J/cm2(室温+20℃)
Aku≥58J/cm2(-40℃)
③硬度指标43~45HRC
④疲劳寿命≥2.7×106
⑤焊接性能指标
碳当量CE≤0.32%
冷裂敏感系数≤0.23%
⑥金相组织
组织形态:贝氏体+少量马氏体
非金属夹杂物:≤1.5级
晶粒度:≥7级
具体实施方式
实施例一
一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.03%,Si:0.5%,Mn:1.8%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.45%,Ti:0.03%,Cr:0.8%,Ni:0.9%,Cu:0.5%,V:0.020%,B:0.004%,Al s:0.01%,其他为铁和不可避免杂质。
实施例二
一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.05%,Si:0.3%,Mn:2.0%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.25%,Ti:0.05%,Cr:0.6%,Ni:1.1%,Cu:0.3%,V:0.040%,B:0.002,Al s:0.02%,其他为铁和不可避免杂质。
实施例三
一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.04%,Si:0.4%,Mn:1.9%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.35%,Ti:0.04%,Cr:0.7%,Ni:1.0%,Cu:0.4%,V:0.030%,B:0.003%,Al s:0.015%,其他为铁和不可避免杂质。
Claims (2)
1.一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,其特征在于,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.03%-0.05%,Si:0.3%-0.5%,Mn:1.8%-2.0%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.25%-0.45%,Ti:0.03%-0.05%,Cr:0.6%-0.8%,Ni:0.9%-1.1%,Cu:0.3%-0.5%,V:0.020%-0.040%,B:0.002%-0.004%,Al s:0.01%-0.02%,其他为铁和不可避免杂质。
2.如权利要求1所述的一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢,其特征在于,该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.04%,Si:0.4%,Mn:1.9%,P:≤0.007%,S:≤0.006%,N≤0.0040%,Mo:0.35%,Ti:0.04%,Cr:0.7%,Ni:1.0%,Cu:0.4%,V:0.030%,B:0.003%,Al s:0.015%,其他为铁和不可避免杂质。
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CN201210436181.3A CN103805903A (zh) | 2012-11-03 | 2012-11-03 | 一种辙叉心轨用贝氏体钢 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2019161760A1 (zh) * | 2018-02-24 | 2019-08-29 | 北京交通大学 | 一种超低碳贝氏体钢、钢轨及其制备方法 |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140521 |