CN1040232C - 钢轨热处理方法 - Google Patents

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Abstract

在一种热处理钢轨、尤其是轨头的方法中，钢轨或轨头在一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中从高于720℃的温度开始进行冷却，通过浸入冷却介质中进行处理直至浸入部分在取出后其表面温度在450℃与550℃之间而在整个横截面上不形成温度均衡、以在保持最佳的轨头冷却速度的情况下避免了轨腰变脆。

Description

钢轨热处理方法
本发明涉及一种热处理钢轨、尤其是热处理轨头的方法，在此方法中在一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中从高于720℃的温度开始进行冷却。
上述类型的一种方法，例如可由EP-88746专利说明书中获悉。在这种已知方法中，加入20-50％(重量)范围内的合成冷却介质添加剂、特别是聚乙二醇，而且合成冷却介质添加剂首先在保持冷却速度很小的情况下保证冷却条件均衡。合成淬火介质一般应用于要求保持最小冷却速度来控制马氏体结构的工艺中。这种淬火的目的是，使淬透横截面最大，而且对于具有不同横截面的制品，必然要使横截面较小的部位也完全淬透。在这类应用场合下，工件可在浴槽或淬火槽中保持温度均衡。
因此，在使用合成淬火介质对钢轨进行热处理时，决不希望轨腰脆化。此外，还要力求细珠光体化，并且在这一种细珠光体化时要求保持最大的冷却速度。但是，如果像在已知方法中那样，在轨头上调到最佳冷却速度使之能够形成细珠光体组织而不形成马氏体及珠光体，这就意味着该冷却速度对于薄得多的轨腰而言就高得太多了。
本发明的目的就在于提供一种可使轨头保持最佳冷却速度而同时又防止薄得多的轨腰产生不希望有的脆化的上述类型的方法。为了实现此目的，本发明的方法主要是，通过浸入冷却介质中来进行处理，浸入的时间要使浸入部分在取出后其表面温度在450℃与550℃之间、而在整个横截面上没有达致温度均衡。由于所浸入的部分在表面温度达到450-550℃之间而在整个横截面上没有达到温度均衡的时刻取出，因而保证了足够提早地取出以避免在轨腰形成淬火组织。因为如果等到温度均衡，就肯定会在轨腰导致不希望有的硬化，因此，将表面温度达到450℃与550℃之间作为本发明措施的正确取出时间的标准，连同在此使用合成冷却介质添加剂的情况，导致轨头冷却速度足够地低，以使轨腰肯定不变脆。同时，正由于使用了合成冷却介质添加剂，虽然保证冷却速度降低了，但也保证了有足够高的冷却速度以保证在轨头中形成高强度的细珠光体组织。此时，本发明的方法这样来实施是有利的，即在冷却介质中加入适当份量的合成添加剂、例如乙二醇或聚乙二醇，使冷却介质在温度为35-55℃之间时具有500℃的从薄膜沸腾到泡沫沸腾的转变温度，并由此得出所要求的钢轨取出时刻。特别通过合成添加剂、最好是乙二醇或聚乙二醇、加入到保证通过浴液沸腾显示的取出钢轨的正确时刻的份量，保证了轨头跟轨腰都取得稳定的和最佳的结果。当适当选择加入合成添加剂的份量来确定了沸腾点，钢轨表面的较深部位肯定还未转化成珠光体。与在未添加合成冷却介质添加剂的浴液中进行冷却相比，在到达沸点前冷却进行得较慢。一旦到达沸腾相，冷却速度就迅速提高，从而沸点标示在浴液中冷却从较慢向较快转变的较独特的界线，如要避免过快冷却，必须在到达沸点时或紧接在沸点后将工件取出，并且薄膜沸腾要调节到使钢轨头部的最佳珠光体生成的深度达到约20-25mm，这就导致取出后深部后来也不会转变成珠光体。相反，如果在到达薄膜沸腾之后将工件保持在浴液中，由于从此时起开始快速冷却，就会生成马氏体。在到达沸点后，进一步冷却可在浴液外适当地缓慢进行，以保证珠光体的完全生成，正如已提及的那样，在到达沸腾之后，由于在浴液中冷却要快得多，就不再能保证珠光体完全生成。此外，在浴液中这样的快的一种冷却速度，首先造成横截面较小的轨腰较快硬化，结果形成不希望出现的马氏体生成，从而必然提高断裂的危险性。
因此，本发明的方法的重要之点在于必须通过选择冷却介质中的合成添加剂的合适用量并准确规定浸入部分的取出时刻来实施，以防止其它部分出现不希望有的硬化。冷却介质中的合成添加剂的份量决定薄膜沸腾-沸腾相的转变，而且必须将状况调节至在取出之前首先在最后冷却价段中达到沸腾相，以保证均匀冷却。所调节的浓度此时须经过一种相应的调节装置-它在按已知现有技术一般应用介质的情况中不是必要的-保持恒定，以保证在该方法的过程中，使这种对于断定正确取出时间是很重要的浓度也不发生变化。这也类似地适用于浴液温度。
与已知的现有技术相反，必须保持浴液循环恒定。应保持介质流过待冷却的轧制件、亦即钢轨的流动速度固定，在具体情况下，介质流动速度在轧制件、亦即钢轨的整个长度上以及在整个热处理期间，必须尽可能恒定。在从奥氏体组织状态全浸入的公知淬火方法中，为获得淬火效果，只要遵循这些参数的下限值即可。与之相反，本发明的方法涉及一种对于部分浸入的浸入温度与浸入时间之间的最佳的结合，在冷却终结时钢轨的表面温度在450-550℃之间，而且在整个横截面上不出现温度均衡。
在钢轨局部浸入及轨头浸入的同时可用压缩空气与/或水-空气混合物冷却轨底。本发明的方法用于具有近似分析值为0.65-0.85％C、0.01-1.2％Si、0.5-3.5％Mn、0.01-1.0％Cr、余量为Fe以及通常的杂质的钢上是有利的。
选择合成冷却介质添加剂的正确浓度以及采取在一个规定的时刻、即从薄膜沸腾过渡到沸腾相的时刻取出的措施，总起来说，即使钢轨断面不同，热处理后也都能得到最佳的组织生成结果。
下面借助一个实施例来进一步阐明本发明的方法，并在附图中详细标出以本发明的热处理方法可得出的硬度值。在附图中，图1示出按本发明的方法处理的钢轨的截面图，其中示出不同区域的硬度(HB)分布；图2示出硬度对从行驶面中心出发沿轨腰方向伸展的距离的分布曲线图。
在实施对钢轨、尤其对轨头的热处理方法时，要保持例如以下的参数。钢轨或轨头以820℃的温度浸入一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中，此时轨头的浸入深度约为37mm。在浴液温度为50℃且所选的浴液浓度为35％时，浸入150秒的时间后表面温度或回热温度(Rückwrmtemperatur)达505℃，此时保持住此表面温度，并在到达一个时刻即将浸入部分取出，而不会使整个钢轨横截面与轨头横截面达致温度均衡。
对于断面为UIC60的钢轨来说，用这种方法可获得的硬度分布示于图1中，并且标明了不同区域的硬度(HB)的分布，这清楚表明，轨头的硬度值相应高于轨腰和轨底。
在图2所示的曲线图中，示出按本发明的方法热处理钢轨所能获得的硬度(HB30)分布与从行驶面中心出发沿轨腰方向伸展的距离(以mm计)的关系的曲线图。
总起来说，表明通过所浸入的工件、亦即轨头在整个横截面达致温度均衡之前的时刻取出，保证避免了轨腰出现不希望有的硬度，而轨头则具有所希望要的硬度以及硬度分布。

Claims (6)

1.一种钢轨的轨头的热处理方法，在此方法中钢轨或轨头在一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中从高于720℃的温度开始进行冷却，其特征在于，通过浸入冷却介质中进行处理直至浸入的部分在取出后其表面温度在450℃至550℃之间、而在整个横截面上不出现温度均衡。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述冷却介质中添加一定份量的合成添加剂乙二醇或聚乙二醇，该冷却介质在温为35-55℃时具有在450-550℃之间的从薄膜沸腾到泡沫沸腾的转变温度，并由此得出所要求的钢轨取出时刻。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述冷却介质中添加一定份量的合成添加剂乙二醇或聚乙二醇，该冷却介质在温度为50℃时具有505℃的从薄膜沸腾到泡沫沸腾的转变温度，并由此得出所要求的钢轨取出时刻。
4.按权利要求1至3中之一项所述的方法，其特征在于，轨底以压缩空气与/或水-空气混合物进行冷却。
5.按权利要求1至3中之一项所述的方法，其特征在于，对具有近似分析值为0.65-0.85％C、0.01-1.2％Si、0.5-3.5％Mn、0.01-1.0％Cr、余量为Fe以及通常的杂质的钢进行所述热处理。
6.按权利要求4所述的方法，其特征在于，对具有近似分析值为0.65-0 85％C、0.01-1.2％Si、0.5-3.5％Mn、0.01-1.0％Cr、余量为Fe以及通常的杂质的钢进行所述热处理。
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