CN107385188B - 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法 - Google Patents

贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107385188B
CN107385188B CN201710666513.XA CN201710666513A CN107385188B CN 107385188 B CN107385188 B CN 107385188B CN 201710666513 A CN201710666513 A CN 201710666513A CN 107385188 B CN107385188 B CN 107385188B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cooling
welding point
rail
welding
bainite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710666513.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107385188A (zh
Inventor
白威
李大东
王若愚
邓健
陆鑫
徐飞翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pangang Group Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pangang Group Research Institute Co Ltd filed Critical Pangang Group Research Institute Co Ltd
Priority to CN201710666513.XA priority Critical patent/CN107385188B/zh
Publication of CN107385188A publication Critical patent/CN107385188A/zh
Priority to AU2018214003A priority patent/AU2018214003B2/en
Priority to DE102018119187.1A priority patent/DE102018119187B4/de
Application granted granted Critical
Publication of CN107385188B publication Critical patent/CN107385188B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/002—Resistance welding; Severing by resistance heating specially adapted for particular articles or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/02—Pressure butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/04—Flash butt welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/16—Resistance welding; Severing by resistance heating taking account of the properties of the material to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/42—Induction heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/52—Methods of heating with flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • C21D9/505—Cooling thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/26—Railway- or like rails
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Abstract

本发明公开了一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，铁路钢轨制造技术领域，提供一种能够将贝氏体钢轨焊接接头的踏面纵向硬度控制在合理范围内的贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法。该方法包括依次进行的以下步骤：A、将焊接得到的温度在1500‑1600℃的焊接接头进行第一冷却至150‑250℃，第一冷却的方式为置于空气中的自然冷却；B、将焊接接头采用中频感应仿型电加热线圈和/或氧‑乙炔火焰仿型加热器加热至880‑960℃；C、将焊接接头进行第二冷却，当冷却至180‑250℃时停止第二冷却，随即进行第三冷却至5‑40℃的室温；第二冷却的方式为施以冷却介质的快速冷却，第二冷却的开冷温度为800℃以上；第三冷却方式为置于空气中的自然冷却。

Description

贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法
技术领域
本发明涉及铁路钢轨制造技术领域，尤其涉及一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法。
背景技术
贝氏体钢轨为近几十年世界各国的研究热点，因强韧性高、耐磨损及使用寿命长等特性而有望取代传统珠光体钢轨，广泛应用于铁路道岔部件及重载线路的小半径曲线段。现阶段，钢轨无缝化已成为必然趋势。作为钢轨无缝化环节中的一道重要工序，钢轨焊接的质量直接关系到铁路线路服役寿命，甚至行车安全。钢轨服役过程中，受焊接质量及线路实际运营条件复杂性的影响，使得焊接长轨条的断裂大多发生在焊接接头上，因而焊接接头成为了无缝线路的薄弱环节。
受熔化过程及高温影响，钢轨焊接过热区奥氏体晶粒粗大，导致该区域的硬度明显低于母材。软化后的钢轨焊接接头在服役过程中，易优先在接头轨头踏面部位形成“马鞍型”磨耗，增加了轮轨冲击，影响钢轨使用寿命，甚至危及行车安全。因此，国内现行铁道行业标准TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》规定，对于热处理钢轨，焊接区域的平均硬度不得低于钢轨母材平均硬度的90％，且焊缝和热影响区的微观组织中不应有马氏体或贝氏体等有害组织。上述两项钢轨焊接标准所涉及的对象均为珠光体钢轨，而目前国内外尚无适用于贝氏体钢轨的焊接标准。因而，完全遵照国内现行钢轨焊接技术标准对贝氏体钢轨焊接接头的力学性能进行评估是不合适的，并且过高的焊接接头轨头踏面纵向硬度(高于钢轨母材平均硬度的90％)将导致焊接接头的疲劳性能下降，发生早期断裂。
贝氏体钢轨的化学成分一般为：C含量0.20-0.30重量％，Si含量0.8-1.8重量％，Mn含量1.5-2.5重量％，Cr含量0.50-1.60重量％，Mo含量0.20-0.50重量％。采用热处理工艺技术，基于细晶强化原理生产制造的贝氏体钢轨受焊接热循环作用后，焊缝区域的淬硬层消失并出现一较宽的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度远低于钢轨母材，因而对贝氏体钢轨焊接接头进行焊后热处理就成了恢复钢轨焊接区域硬度的最有效手段。
目前，国内钢轨焊接完成后一般遵照TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》标准进行焊后正火热处理，以中频感应电加热或氧乙炔火焰加热作为热源将钢轨焊接接头加热至奥氏体化温度以上温度后，采取空冷或风冷工艺进一步提升钢轨焊接区域的踏面硬度。
申请号为201410135909.8，发明名称“一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法”，公开了一种贝氏体钢轨接头的焊后热处理方法，该方法包括将焊接得到的待冷却的贝氏体钢轨焊接接头进行第一次冷却至不高于450℃的第一温度，然后将第一冷却后的焊接接头加热至第二温度，再进行第二冷却，所述第二温度高于所述第一温度且不高于510℃，其中，贝氏体钢轨的冷却起始温度为1300-1380℃，第二冷却后的冷却终止温度为室温。该方法涉及的贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理工艺，能够显著降低贝氏体钢轨焊接接头中的马氏体组织含量及提高焊接接头的冲击韧性。而本发明涉及的一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理工艺方法是为了恢复因贝氏体钢轨焊接而降低的接头硬度，两者虽均属于贝氏体钢轨焊后热处理工艺，但实现的目的不同，工艺控制过程也不同。
申请号为201210394058.X，发明名称“贝氏体钢轨的热处理方法”，公开了一种贝氏体钢轨的热处理方法，该方法包括将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460-490℃；将钢轨以2.0-4.0℃/s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250-290℃；使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300℃以上；将钢轨置于炉膛温度为300-350℃的加热炉内回火处理2-6h；将钢轨空冷至室温。该发明的目的是为了获得综合力学性能良好的贝氏体钢轨，属于钢轨生产热处理工艺，而非贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理工艺方法。
综上所述，铁路工程领域亟需一种通过将贝氏体钢轨焊接接头的踏面硬度控制在合理范围内的方式达到保证钢轨焊接接头使用寿命的焊后热处理方法工艺，以保证贝氏体钢轨焊接接头的服役性能及铁路运行安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够将贝氏体钢轨焊接接头的踏面纵向硬度控制在合理范围内的贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法。
为解决上述问题采用的技术方案是：贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，包括依次进行的以下步骤：
A、将焊接得到的温度在1500-1600℃的焊接接头进行第一冷却至150-250℃，第一冷却的方式为置于空气中的自然冷却；
B、将焊接接头采用中频感应仿型电加热线圈和/或氧-乙炔火焰仿型加热器加热至880-960℃；
C、将焊接接头进行第二冷却，当冷却至180-250℃时停止第二冷却，随即进行第三冷却至5-40℃的室温，得到轨头踏面纵向硬度在钢轨母材平均硬度的85-90％之间的焊接接头；第二冷却的方式为施以冷却介质的快速冷却，第二冷却的开冷温度为800℃以上；第三冷却方式为置于空气中的自然冷却。
进一步的是：步骤C中，第二冷却的方式为以喷射压缩空气作为冷却介质的快速冷却。
进一步的是：步骤B中，焊接接头进行加热的方式为全断面加热。
进一步的是：焊接接头为采用闪光焊接或气压焊接将两个贝氏体钢轨焊接得到的接头。
本发明的有益效果是：按照本发明方法热处理的贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面纵向硬度控制在钢轨母材平均硬度的85-90％之间的合理范围内。合适的轨头踏面硬度使得焊接接头易不会因硬度过高韧塑性较差而导致早期的疲劳伤损，又不会因轨头踏面硬度较低而易发生“马鞍型”磨耗。因而，本发明能够保证贝氏体钢轨焊接接头的服役性能及铁路运行安全。经实验测得，实物疲劳寿命不低于300万次，远高于TB/T1632.2-2014及TB/T1632.4-2014标准规定的200万次。
附图说明
图1为采用实施例1中的方法所得到的贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度效果图。
图2为采用对比例1中的方法所得到的贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度效果图。
图3为采用对比例3中的方法所得到的贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度效果图。
图4为采用对比例4中的方法所得到的贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度效果图。
图5为相关标准规定的纵断面硬度取样图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明中，所述“焊接接头”为经焊接后得到的包含焊缝和热影响区在内的长度为80-120mm范围的区域，该区域的中心为钢轨焊缝。本发明中，所述“室温”为5-40℃范围的温度。
贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法包括依次进行的以下步骤：
A、将焊接得到的温度在1500-1600℃的焊接接头进行第一冷却至150-250℃，第一冷却的方式为置于空气中的自然冷却；
B、将焊接接头采用中频感应仿型电加热线圈和/或氧-乙炔火焰仿型加热器加热至880-960℃；
C、将焊接接头进行第二冷却，当冷却至180-250℃时停止第二冷却，随即进行第三冷却至5-40℃的室温，得到轨头踏面纵向硬度在钢轨母材平均硬度的85-90％之间的焊接接头；第二冷却的方式为施以冷却介质的快速冷却，第二冷却的开冷温度为800℃以上；第三冷却方式为置于空气中的自然冷却。
本发明中，所述“焊接接头”为经焊接后得到的包含焊缝和热影响区在内的长度为80-120mm范围的区域，该区域的中心为钢轨焊缝。本发明中，所述“室温”为5-40℃范围的温度。
本发明中，B步骤加热温度与常规正火温度接近，但也有区别，具体如下：正火热处理通常是指采用常规方式将金属工件加热至Ac3(加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度)以上30-50℃，保温一段时间后，将金属工件从炉中取出，并在空气中进行自然冷却、或喷雾、或喷压缩空气冷却的热处理工艺。而钢轨焊接接头的焊后正火热处理与通常小尺寸工件使用的热处理工艺不同，因钢轨焊接后试样长度可高达数百米，这就决定了钢轨焊接接头的正火热处理不可能在达到目标温度后进行长时间保温(奥氏体化温度以上的温度)。因而，一般采用比常规正火温度稍高的温度将钢轨焊接接头加热至目标温度后，再进行空冷或风冷的热处理工艺，即B步骤的加热温度为880-960℃。
步骤C中，第二冷却的方式为施以冷却介质的快速冷却，冷却介质可以有多种，本发明推荐第二冷却的方式为以喷射压缩空气作为冷却介质的快速冷却。第二冷却的冷却区域除B步骤加热的加热区外，还包括加热区外两侧长度80mm范围内的钢轨轨头踏面和侧面。
步骤B中，焊接接头进行加热的方式为全断面加热。全断面加热是指对包含焊缝在内的长度约为80-120mm范围内的钢轨焊接接头整个截面进行加热的方式。
本发明的方法可以用于各种温度的焊接得到的贝氏体钢轨焊接接头，优选是贝氏体钢轨焊接接头的起始温度为1500-1600℃。本发明的方法可以用于种焊接方法获得的焊接后温度在1500-1600℃的贝氏体钢轨焊接接头，优选是用于采用包括闪光焊接和气压焊接中的至少一种焊接方法获得的焊接后的残余温度较高的贝氏体钢轨焊接接头。
下面结合实施例和对比例对本发明进一步说明，实施例和对比例中参照TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》及TB/T1632.4-2014《钢轨焊接第4部分：气压焊接》标准，对本发明得到的贝氏体钢轨焊接接头进行纵向硬度数据检测和三点弯曲疲劳试验，并以循环载荷加载300万次时焊接接头不发生疲劳断裂为试验目标。图五是上述标准规定的纵断面硬度取样图。
实施例1：
将采用闪光焊焊接得到的温度在1500-1600℃的贝氏体钢轨焊接接头进行空冷，当焊接接头从1550℃冷却至200℃时，采用中频感应仿型电加热线圈对钢轨焊接接头区域进行全断面加热。当钢轨的踏面温度达到950℃时停止加热，然后将得到的钢轨焊接接头立即进行风冷至220℃，最后将焊接接头空冷至室温(约为23℃)，从而得到本发明的经焊后热处理的贝氏体钢轨焊接接头。
将本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头机加工成纵向硬度试样，并在踏面下5mm位置对焊接接头进行纵向洛氏硬度检测，测点以焊缝为中心向左右两侧对称排列，测点间距为5mm。洛氏硬度检验方法按GB/T 230.1-2009规定进行，采用HRC标尺。焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度数据见表1，纵向硬度的分布效果如图1所示。
表1：
由表1和图1可知，采用本发明提供的焊后热处理工艺方法处理闪光焊焊接得到的温度在1500-1600℃的贝氏体钢轨的焊接接头时，所得到的贝氏体钢轨接头的焊接区域硬度可达到钢轨母材平均硬度的87％，在钢轨母材平均硬度的85-90％范围内。由本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头试样可通过循环次数为300万次的疲劳试验。
实施例2
将采用气压焊焊接得到的温度在1500-1600℃的贝氏体钢轨焊接接头进行空冷，当焊接接头从1530℃冷却至180℃时，采用氧-乙炔火焰仿型加热器对钢轨焊接接头区域进行全断面加热。当钢轨的踏面温度达到940℃时停止加热，然后将钢轨焊接接头进行风冷至210℃，最后将焊接接头空冷至室温(约为23℃)，从而得到本发明的经焊后热处理的贝氏体钢轨焊接接头。
取本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头的纵向硬度试样于钢轨轨头踏面下5mm位置进行纵向洛氏硬度检测，测点以焊缝为中心向左右两侧对称排列，测点间距为5mm。洛氏硬度检验方法按GB/T 230.1-2009规定进行，采用HRC标尺，其硬度分布效果与图1所示效果相似，由该实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头试样可通过循环次数为300万次的实物疲劳试验。
对比例1：
按照实施例1的方法对贝氏体钢轨焊接接头进行焊后热处理，采用中频感应仿型电加热线圈将钢轨焊接接头加热至950℃，不同的是，进行第二冷却至160℃时停止风冷，然后再将焊接接头空冷至室温(约23℃)。
取本对比例得到的贝氏体钢轨焊接接头的纵向硬度试样，于钢轨轨头踏面下5mm位置进行纵向洛氏硬度检测，测点以焊缝为中心向左右两侧对称排列，测点间距为5mm。洛氏硬度检验方法按GB/T 230.1-2009规定进行，采用HRC标尺。焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度数据见表2，纵向硬度的分布效果如图2所示。
表2：
取本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头的纵向硬度试样于钢轨轨头踏面下5mm位置进行纵向洛氏硬度检测，其硬度分布效果见图2所示。本实施例所得钢轨焊接接头的平均硬度达到钢轨母材平均硬度的93％。然而，由本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头试样在实物疲劳进行至270万次时发生疲劳断裂。
对比例2
按照实施例1的方法对贝氏体钢轨焊接接头进行焊后热处理，不同的是，将采用闪光焊焊接得到的温度在1550℃的贝氏体钢轨焊接接头进行第一冷却至100℃时停止空冷，然后采用中频感应仿型电加热线圈将钢轨的踏面温度加热至950℃时停止加热，再将得到的钢轨焊接接头进行第二冷却至220℃，最后将焊接接头空冷至室温(约为23℃)。
取本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头的纵向硬度试样于钢轨轨头踏面下5mm位置进行纵向洛氏硬度检测，其硬度分布效果与图1所示效果相似，但焊接区域的平均硬度达到了钢轨母材平均硬度的92％，由本实施例得到的贝氏体钢轨焊接接头试样在实物疲劳进行至280万次时发生断裂。
对比例3
将采用闪光焊焊接得到的温度在1550℃的贝氏体钢轨焊接接头直接进行空冷至室温(约为23℃)，从而得到空冷(自然冷却)条件下的贝氏体钢轨焊接接头。
取本对比例得到的贝氏体钢轨焊接接头的纵向硬度试样，于钢轨轨头踏面下5mm位置进行纵向洛氏硬度检测，测点以焊缝为中心向左右两侧对称排列，测点间距为5mm。洛氏硬度检验方法按GB/T 230.1-2009规定进行，采用HRC标尺。焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度数据见表3，纵向硬度的分布效果如图3所示。
表3：
由表3和图3可知，对于未采用本发明提供的焊后热处理方法处理焊接得到的余温较高的贝氏体钢轨焊接接头，所得到的贝氏体钢轨接头的焊接区域硬度为钢轨母材平均硬度的82％，低于钢轨母材平均硬度的85-90％。与钢轨母材硬度相比，整个焊接区域呈现为软化状态。由该对比例得到的焊接接头在线路服役过程中易造成钢轨轨头踏面低塌，影响线路平顺性及行车安全。
对比例4
将采用闪光焊焊接得到的温度在1500-1600℃的贝氏体钢轨焊接接头进行空冷，当焊接接头从1560℃冷却至200℃时，采用中频感应仿型电加热线圈对钢轨焊接接头区域进行全断面加热。当钢轨的踏面温度达到940℃时停止加热，然后将焊接接头空冷至室温(约为23℃)，从而得到焊后正火空冷条件下的贝氏体钢轨焊接接头。
取本对比例得到的贝氏体钢轨焊接接头的纵向硬度试样，在钢轨轨头踏面下5mm位置进行纵向洛氏硬度检测，测点以焊缝为中心向左右两侧对称排列，测点间距为5mm。洛氏硬度检验方法按GB/T 230.1-2009规定进行，采用HRC标尺。焊接接头的轨头踏面下5mm位置的纵向硬度数据见表4，纵向硬度的分布效果如图4所示。
表4：
表4和图4可知，对于未采用本发明提供的焊后热处理方法处理焊接得到的余温较高的贝氏体钢轨焊接接头，所得到的接头的焊接区域硬度达到了钢轨母材平均硬度的84％。与钢轨母材相比，整个焊接区域呈现为软化状态。由该对比例得到的焊接接头在线路服役过程中易造成钢轨轨头踏面低塌，影响线路平顺性及行车安全。
通过对比图1至图4中的焊接接头轨头踏面纵向硬度分布可以看出：采用本发明提供的工艺方法能够将贝氏体钢轨焊接接头的轨头踏面纵向硬度控制在85-90％钢轨母材平均硬度范围内。同时，本发明提供的钢轨焊后热处理工艺方法能够使贝氏体钢轨焊接接头的疲劳寿命保持在300万次以上，远高于TB1632中规定的200万次的技术要求，从而达到了保证钢轨服役寿命的目的。

Claims (4)

1.贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，其特征在于：包括依次进行的以下步骤：
A、将焊接得到的温度在1500-1600℃的焊接接头进行第一冷却至150-250℃，第一冷却的方式为置于空气中的自然冷却；
B、将焊接接头采用中频感应仿型电加热线圈和/或氧-乙炔火焰仿型加热器加热至880-960℃；
C、将焊接接头进行第二冷却，当冷却至180-250℃时停止第二冷却，随即进行第三冷却至5-40℃，得到轨头踏面纵向硬度在钢轨母材平均硬度的85-90％之间的焊接接头；第二冷却的方式为施以冷却介质的快速冷却，第二冷却的开冷温度为800℃以上；第三冷却方式为置于空气中的自然冷却。
2.根据权利要求1所述的贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，其特征在于：步骤C中，第二冷却的方式为以喷射压缩空气作为冷却介质的快速冷却。
3.根据权利要求1所述的贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，其特征在于：步骤B中，焊接接头进行加热的方式为全断面加热。
4.根据权利要求1所述的贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，其特征在于：焊接接头为采用闪光焊接或气压焊接将两个贝氏体钢轨焊接得到的接头。
CN201710666513.XA 2017-08-07 2017-08-07 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法 Active CN107385188B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710666513.XA CN107385188B (zh) 2017-08-07 2017-08-07 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法
AU2018214003A AU2018214003B2 (en) 2017-08-07 2018-08-07 Post-weld heat treatment method for welded joints of bainitic rails
DE102018119187.1A DE102018119187B4 (de) 2017-08-07 2018-08-07 Wärmebehandlungsverfahren nach dem Schweißen für einen Bainitschienenschweißanschluss

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710666513.XA CN107385188B (zh) 2017-08-07 2017-08-07 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107385188A CN107385188A (zh) 2017-11-24
CN107385188B true CN107385188B (zh) 2019-04-30

Family

ID=60343379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710666513.XA Active CN107385188B (zh) 2017-08-07 2017-08-07 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN107385188B (zh)
AU (1) AU2018214003B2 (zh)
DE (1) DE102018119187B4 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108570550B (zh) * 2018-05-18 2020-06-26 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 热处理型贝氏体钢轨焊接接头焊后热处理方法
CN109022746B (zh) * 2018-10-24 2020-05-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 U71MnH钢轨闪光焊接接头的热处理方法
CN109355482A (zh) * 2018-10-26 2019-02-19 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 亚共析钢轨的焊后热处理方法
CN109207708B (zh) * 2018-11-20 2020-12-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种贝氏体钢轨焊接接头及控制贝氏体钢轨焊接接头“白块”组织的焊后热处理方法
CN109457101B (zh) * 2018-11-20 2020-12-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种贝氏体钢轨焊接接头及控制贝氏体钢轨焊接接头“白块”组织的焊后热处理方法
CN110157890A (zh) * 2019-05-28 2019-08-23 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN110016546A (zh) * 2019-05-28 2019-07-16 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN110016544A (zh) * 2019-05-28 2019-07-16 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN110042218A (zh) * 2019-05-28 2019-07-23 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN111363897B (zh) * 2020-04-23 2021-11-02 中国铁建重工集团股份有限公司 异种材质钢轨焊接接头热处理方法
CN112226609B (zh) * 2020-10-23 2022-03-22 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 用于异种钢轨焊后接头热处理的施工方法
DE102022203742A1 (de) 2022-04-13 2023-10-19 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Bainitisches Schweißen und Komponente

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1095421A (zh) * 1993-02-26 1994-11-23 新日本制铁株式会社 具优异的耐滚动疲劳损伤性的贝氏体系高强度钢轨的制造方法
CN1648263A (zh) * 2004-01-30 2005-08-03 哈尔滨铁路工务器材有限公司 全长淬火钢轨焊后热处理工艺
WO2010109837A1 (ja) * 2009-03-27 2010-09-30 新日本製鐵株式会社 レール溶接部の冷却装置および冷却方法
CN103898310A (zh) * 2014-04-04 2014-07-02 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102899471B (zh) 2012-10-17 2014-08-06 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 贝氏体钢轨的热处理方法
EP2845913A1 (en) * 2014-09-23 2015-03-11 Tata Steel UK Ltd Method and device for production of heat treated welded rail for rail transport and rail produced therewith

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1095421A (zh) * 1993-02-26 1994-11-23 新日本制铁株式会社 具优异的耐滚动疲劳损伤性的贝氏体系高强度钢轨的制造方法
CN1648263A (zh) * 2004-01-30 2005-08-03 哈尔滨铁路工务器材有限公司 全长淬火钢轨焊后热处理工艺
WO2010109837A1 (ja) * 2009-03-27 2010-09-30 新日本製鐵株式会社 レール溶接部の冷却装置および冷却方法
CN103898310A (zh) * 2014-04-04 2014-07-02 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
贝氏体钢轨接头微观组织及伤损研究;赵国;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20140515(第5期);第C033-55页

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018119187A1 (de) 2019-02-07
AU2018214003B2 (en) 2020-02-06
DE102018119187B4 (de) 2022-12-29
CN107385188A (zh) 2017-11-24
AU2018214003A1 (en) 2019-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107385188B (zh) 贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法
CN108504848B (zh) 钢轨闪光焊接头的热处理方法
CN110016546A (zh) 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN109355482A (zh) 亚共析钢轨的焊后热处理方法
CN108754114B (zh) 钢轨焊接接头的热处理方法
CN110331275A (zh) 贝氏体钢轨焊后热处理方法
WO2020238724A1 (zh) 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法及其冷却装置
CN108796202B (zh) 异种材质钢轨焊接接头的热处理方法
CN110331274A (zh) 贝氏体钢轨焊后热处理方法
CN108823394B (zh) 钢轨焊后热处理方法
CN108660306B (zh) 过共析钢钢轨与共析钢钢轨焊接接头的焊后热处理方法
CN107502730A (zh) 136re+ss热处理钢轨焊接接头的焊后热处理方法
CN109457101B (zh) 一种贝氏体钢轨焊接接头及控制贝氏体钢轨焊接接头“白块”组织的焊后热处理方法
CN109207708B (zh) 一种贝氏体钢轨焊接接头及控制贝氏体钢轨焊接接头“白块”组织的焊后热处理方法
CN109355481A (zh) 槽型钢轨闪光焊接头焊后热处理方法
CN109022750A (zh) 钢轨的焊后热处理方法
CN110358906A (zh) 钢轨焊接接头的热处理方法
CN110438326A (zh) 亚共析钢轨焊后热处理方法
CN108950158B (zh) 共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法
CN110042218A (zh) 用于贝氏体钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN112226609B (zh) 用于异种钢轨焊后接头热处理的施工方法
CN110358905A (zh) 钢轨焊接接头的热处理方法
CN109055708B (zh) 一种共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法
CN110438327A (zh) 亚共析钢轨焊接接头热处理方法
CN112063826A (zh) 一种1300MPa级低合金热处理钢轨焊后热处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant