CN109778110A

CN109778110A - 一种防腐耐磨滑床台滑床板及处理工艺

Info

Publication number: CN109778110A
Application number: CN201811606213.3A
Authority: CN
Inventors: 何养民; 曹银萍; 何智俊
Original assignee: SHAANXI TIEMA FORGING Co Ltd
Current assignee: SHAANXI TIEMA FORGING Co Ltd
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明公开了一种防腐耐磨滑床台滑床板及处理工艺，该防腐耐磨滑床台滑床板包括滑床台滑床板基体及经渗氮工艺形成的氮化层，所述氮化层包括由外向内依次层叠的化合物层和扩散层。所述防腐耐磨滑床台滑床板的耐磨性比普通滑床台滑床板提高4～7倍，防腐性能比普通滑床台滑床板提高7～20倍，且具有较大的硬度。

Description

一种防腐耐磨滑床台滑床板及处理工艺

技术领域

本公开涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种安装在高铁钢轨和水泥底座上的防腐耐磨滑床台滑床板。

背景技术

滑床台滑床板是高铁钢轨和水泥底座上必不可少、重要度较高的零部件之一。安装在高铁钢轨和水泥底座上的滑床台滑床板，承受钢轨、机车车辆的全部重量，承受轨道变轨时的摩擦力，同时还要承受风载因素、上下坡因素和转弯时的偏载因素等引起的附加载荷。影响滑床台滑床板使用寿命的主要问题是：钢轨和滑床台滑床板的摩擦磨损、潮湿空气环境下的腐蚀和酸雨环境下的SO2腐蚀。

磨损和腐蚀是引起机械零部件失效的重要因素，一般情况下，机械零部件的腐蚀会加剧磨损，而零部件的磨损又加剧腐蚀，机械零部件的磨损和腐蚀构成了一对有害的，互相促进的关联因素，从而加速机械零部件的腐蚀和磨损失效。

我国在高铁和城市轨道交通零部件采用的防腐技术不耐磨，采用的耐磨技术不防腐。在处理工序上，一般先对零部件进行耐磨处理，然后进行防腐处理。目前防腐技术均采用涂、镀、刷工艺。涂镀层与基体材料不是一种材质，基体和涂镀层结合面存在明显的间隙，结合面的结合力较差。由于基体和涂镀层材料的热膨胀系数和杨氏弹性模量差别较大，在承受重载荷和环境温度热冷交变时，涂镀层和基体处理结合面存在切向拉应力，涂镀层容易起皮、脱落。因此，有必要提供一种新的技术方案改善上述方案中存在的一个或者多个问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种防腐耐磨滑床台滑床板及处理工艺，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种防腐耐磨滑床台滑床板，包括滑床台滑床板基体及经渗氮工艺形成的氮化层，所述氮化层包括由外向内依次层叠的化合物层和扩散层。

本公开的实施例中，所述化合物层的厚度为5～50μm。

本公开的实施例中，所述扩散层的厚度为0.1～0.5mm。

本公开的实施例中，所述化合物层包括Fe₃O₄、Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N、Fe₃C中的至少一种。

本公开的实施例中，所述扩散层为含N奥氏体层。

本公开的实施例中，所述滑床台滑床板基体的材料为Q345B。

本公开的实施例中，所述滑床台滑床板基体经过精密锻造成型。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种防腐耐磨滑床台滑床板处理工艺，包括以下步骤：

滑床台滑床板基体内外表面进行除油清洗、漂洗、烘干处理；

预热处理：将滑床台滑床板基体在温度为200～450℃的空气电阻炉中预热30～100min；

液体离子渗氮：将滑床台滑床板基体浸泡在CNO^-1离子质量分数在28％～40％之间的熔融盐中进行分阶段加热处理，以形成防腐耐磨氮化层；

氧化处理：在温度为200～400℃的盐浴炉中处理10～40min；

低温时效处理：在温度为150～200℃的电阻炉中处理3～5小时。

本公开的实施例中，所述液体离子渗氮步骤还包括以下步骤：

第一加热阶段：温度400～550℃加热30～120min；

第二加热阶段：温度500～700℃加热30～120min。

本公开的实施例中，所述离子液体渗氮步骤中分阶段加热过程均为保温加热。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的一种实施例中，包括滑床台滑床板基体及经渗氮工艺形成的氮化层，所述氮化层包括由外向内依次层叠的化合物层和扩散层。其中，化合物层是提高耐磨性的可靠保证，同时又具有良好的抗腐蚀性。扩散层的主要作用在于提高滑床台滑床板的疲劳强度，提高整体滑床台滑床板的硬度。通过耐磨试验的测试，所述防腐耐磨滑床台滑床板的耐磨性比普通滑床台滑床板提高4～7倍，且磨损失重量随磨损时间在减小，具有较好的减磨作用。通过盐雾试验测试，所述防腐耐磨滑床台滑床板的防腐性能比普通滑床台滑床板提高7～20倍，盐雾试验时间大于160小时，SO2盐雾试验时间大于32小时。通过硬度测试，所述防腐耐磨滑床台滑床板的表面硬度均大于600HV。

附图说明

图1示出本公开示例性实施例中滑床台滑床板基体示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

本示例实施方式中首先提供了一种防腐耐磨滑床台滑床板，所述防腐耐磨滑床台滑床板包括滑床台滑床板基体及经渗氮工艺形成的氮化层，所述氮化层包括由外向内依次层叠的化合物层和扩散层。

在一个实施例中，所述化合物层的厚度为5～50μm，具体的，化合物层包括Fe₃O₄、Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N、Fe₃C中的至少一种，这使得化合物层成为了提高耐磨性的可靠保证，同时又具有良好的抗腐蚀性。

在一个实施例中，所述扩散层为含N奥氏体层，其厚度为0.1～0.5mm。含N奥氏体层可以在不影响滑床台滑床板塑性的情况下增强滑床台滑床板的表面硬度，也可以进一步提高滑床台滑床板的防腐耐磨性能，当处于外侧的化合物层被磨损掉后，扩散层也可以起到防腐耐磨的作用，从而增加了滑床台滑床板的使用寿命。

在一个具体的实施例中，所述滑床台滑床板基体的材料为Q345B，所述滑床台滑床板基体经过精密锻造成型。

本示例实施方式还提供了一种防腐耐磨滑床台滑床板处理工艺，该方法可以包括以下步骤：

氧化处理：在温度为200～400℃的盐浴炉中处理10～40min；

下面将对本示例实施方式中的上述方法的各个步骤进行更详细的说明。

对滑床台滑床板基体内外表面进行除油清洗、漂洗、烘干处理步骤中，首先要先对滑床台滑床板基体进行检查，检查有无碰伤、氧化皮的情况，然而再对其内外表面分别进行常规的除油清洗、漂洗、烘干处理，以便除去阻碍后续液体离子渗氮工艺的表面污垢。

预热处理步骤中，直接将滑床台滑床板基体放入温度为200～450℃的空气电阻炉中预热30～100min，优选地该温度范围可以是220～400℃，时间可以是40～90min，更优选地该温度范围可以为240～400℃，时间可以是45～80min，该步骤的目的在于提高所述滑床台滑床板基体表面的活性。

在液体离子渗氮步骤中，将经过预热处理后的滑床台滑床板基体浸泡在CNO^-1离子质量分数为28％～40％的熔融盐中进行分阶段加热处理。第一加热阶段温度为400～550℃时间为30～120min，优选地该温度范围可以是410～520℃时间可以是30～110min，该过程可进一步提高所述PC梁支座零部件表面活性。第二加热阶段温度为500～700℃时间为30～120min，优选地该温度范围可以是530～610℃时间可以是30～110min，经过该第二加热阶段后，所述滑床台滑床板基体表面即可形成氮化层。

在一个实施例中，所述熔融盐为混合成品盐，本发明对该熔融盐的具体成分不作限制只需保证CNO^-1离子质量分数为28％～40％即可，当CNO^-1离子质量分数为28％～40％时，所述滑床台滑床板基体表面具有高的N势，可加快渗氮速度并加深渗氮厚度。在一个具体的实施例中，所述液体离子渗氮步骤均在中频感应加热液体离子渗氮炉中进行，加热过程均为保温加热。该加热炉的特点是加热速度快、熔融盐温度均匀，其中所述中频感应加热液体离子渗氮炉的炉胆采用不锈钢/纯钛复合钢板，以保证熔融盐的纯洁性。

氧化处理步骤中，将液体离子渗氮处理后的滑床台滑床板在温度为200～400℃的盐浴炉中处理10～40min，优选地该温度范围可以是230～400℃，时间可以是15～28min，该过程一方面可以封闭滑床台滑床板基体表面空隙，并在滑床台滑床板基体表面形成特别耐磨的、具有较好防腐性的Fe3O4化合物层，另一方面该过程彻底中和分解了CNO^-1离子，从而实现环保生产。

低温时效处理步骤中，将氧化处理后的滑床台滑床板在温度为150～200℃的空气电阻炉中处理3～5小时，优选地该温度范围可以是150～180℃，时间可以是3～4.5小时，此步骤使得防腐耐磨氮化层更加均匀，进一步提高了所述滑床台滑床板的表面硬度、防腐性能和耐磨性能。

实施例

一种防腐耐磨滑床台滑床板，该滑床台滑床板包括滑床台滑床板基体及附着于滑床台滑床板表面的氮化层，所述氮化层包括由外向内依次层叠的50μm厚的化合物层和0.3mm厚的扩散层。其中，该滑床台滑床板基体材料为Q345B经过精密锻造成型，所述化合物层包括Fe3O4、Fe3N、Fe4N和Fe3C，所述扩散层为含N奥氏体层。

该防腐耐磨滑床台滑床板的处理工艺为：

将Ф100mmQ354B棒料锯切下料加热并在模锻锤上锻造成滑床台滑床板基体。对该滑床台滑床板基体内外表面进行除油清洗、漂洗、烘干处理。

预热处理：将所述滑床台滑床板基体在温度为260℃的空气电阻炉中预热60min；

液体离子渗氮处理：将所述滑床台滑床板基体浸泡在CNO^-1离子质量分数为35％的熔融盐中，在中频感应加热液体离子渗氮炉中进行分阶段加热处理。第一加热阶段温度为500℃时间为100min，第二加热阶段温度为600℃时间为70min；

氧化处理：将所述滑床台滑床板基体在温度为270℃的盐浴炉中处理15min；

低温时效处理：在温度为150℃的空气电阻炉中处理4.5小时；

浸油处理。

对比例

表面没有氮化层的普通滑床台滑床板，其材料为Q345B，经过精密锻造成型。

1.防腐性能对比

表1盐雾试验

选取实施例的3个试样和对比例的3个试样，在保持温度、湿度、氯化钠溶液浓度和PH值均相同的条件下进行盐雾试验，由表1看出，实施例试样首次出现锈蚀的平均时间为162.7h，而对比例试样首次出现锈蚀的平均时间为9h。可见，本发明提供的防腐耐磨滑床台滑床板的防腐性能比普通滑床台滑床板高7～20倍。

2.耐磨性能对比

表2对磨失重对比试验

选取实施例试样和对比例试样，在相同的试验条件下分别进行对磨失重试验，由表2看出，对比例试样失重量是实施例试样失重量的6.73倍，可见，本发明提供的防腐耐磨滑床台滑床板的耐磨性能比普通滑床台滑床板高4～7倍，且对磨失重量随磨损时间在减小，具有较好的减磨作用。

3.表面硬度测试

表3表面硬度试验

	第一点	第二点	第三点	平均值
					表面硬度(HV)	666.1	669.6	668.4	668.0

在一个实施例试样上任意选取3个点，进行表面硬度试验，测试结果如表3所示，3个点的表面硬度均大于600HV，且3个点的表面硬度平均值为668HV。可见，本发明提供的防腐耐磨滑床台滑床板具有较高的表面硬度。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，因此不能理解为对本公开的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims

1.一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，包括滑床台滑床板基体及经渗氮工艺形成的氮化层，所述氮化层包括由外向内依次层叠的化合物层和扩散层。

2.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，所述化合物层的厚度为5～50μm。

3.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，所述扩散层的厚度为0.1～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，所述化合物层包括Fe₃O₄、Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N、Fe₃C中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，所述扩散层为含N奥氏体层。

6.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，所述滑床台滑床板基体的材料为Q345B。

7.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板，其特征在于，所述滑床台滑床板基体经过精密锻造成型。

8.一种防腐耐磨滑床台滑床板处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

氧化处理：在温度为200～400℃的盐浴炉中处理10～40min；

9.根据权利要求8所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板处理工艺，其特征在于，所述液体离子渗氮步骤还包括以下步骤：

第一加热阶段：温度400～550℃加热30～120min；

第二加热阶段：温度500～700℃加热30～120min。

10.根据权利要求8所述的一种防腐耐磨滑床台滑床板处理工艺，其特征在于，所述离子液体渗氮步骤中分阶段加热过程均为保温加热。