CN110656283A - 一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢 - Google Patents

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Abstract

一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，所述马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.08％‑0.15％、Si：≤1.0％、Mn：≤1.0％、P：≤0.03％、S：≤0.03％、Cr：12.5％‑14.5％、Ni：3％‑6％、Mo：0.45％‑1.2％、Nb：0.1％‑0.4％、W:0.5％‑1.2％、V:0.15％‑0.8％、复合稀土:0.15％‑0.35％，Fe余量。该马氏体不锈钢成本低廉，耐磨性好、不生锈，可焊性、抗热裂性能以及加工性能好，适合高速铁路道岔台板使用，可保证高速铁路道岔台板的性能，提高台板的使用寿命。

Description

一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢
技术领域
本发明涉及一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢。
背景技术
高速铁路道岔也是高速铁路最关键的部件之一，在高速铁路道岔中对滑床板要求极高，高速铁路道岔在运行中每天都要有上百次的开合，因此要求要有一个良好的耐磨性，而且工作面还要耐蚀不生锈，还要具有良好的加工性能和可焊性。
目前，不锈钢产品很难满足高速铁路道岔滑床台板性能要求，行业内通常采用低碳钢电镀硬铬涂层制造，但是传统的电镀、电镀技术由于镀层与道岔滑床台板基体结合力差，容易于引起镀层剥落，不能很好满足高速铁路长寿命、安全可靠的技术要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，该马氏体不锈钢成本低廉，耐磨性好、不生锈，可焊性、抗热裂性能以及加工性能好，适合高速铁路道岔台板使用，可保证高速铁路道岔台板的性能，提高台板的使用寿命。
一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，所述马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.08％-0.15％、Si：≤1.0％、Mn：≤1.0％、P：≤0.03％、S：≤0.03％、Cr：12.5％-14.5％、Ni：3％-6％、Mo：0.45％-1.2％、Nb：0.1％-0.4％、W:0.5％-1.2％、V:0.15％-0.8％、复合稀土:0.15％-0.35％，Fe余量。
进一步的，所述马氏体不锈钢热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
进一步的，所述复合稀土的组分质量百分比为：镧：12％-15％，铈：15％-18％，钪：16％-19％，钇：9％-11％，钐：7％-9％，钕：11％-13％，钆：7％-9％，镨：1％-3％，镝：8％-13％，其余镧系元素：1％-3％，以上各组分之和为100％。
进一步的，所述马氏体不锈钢的组成中Nb的质量百分比含量为0.22％-0.4％。由该成分制造的岔滑床台板经热处理后可达到机械性能为；屈服强度：≥760MPa、抗拉强度：≥960MPa、延伸率：≥13％、硬度：290HB-304HB。
本发明的有益效果如下：
1.由于该材料中加入了Ni、Cr、Mo、W、V、Nb和复合稀土元素，这些微量元素的加入不但大大的改善了铸造性能，真正做到了耐磨性好、不生锈，可焊性好、抗热裂性能以及加工性能好，适合高速铁路道岔台板使用，是目前用于高铁道岔最佳部件。
2.在基体中加入Nb可以与Cr,Ni形成共晶团Nb(Cr,Ni)组成，从而大大减少了CrC夹渣物，增加了抗晶间腐蚀能力。Nb还可以使金属中的C、N在凝固过程中形成NbC和NbN固融体，固融体又以圆柱形状存在于合金基体中，在凝固过程中减少了晶间应力，杜绝了凝固过程产生的热裂现象。
3.利用了马氏体不锈钢具有高强度的特点，又添加了W、V等强化固溶合金元素，该元素加入的Nb元素产生NbC(W、V)固溶体，形成一个坚硬的质点，分布在合金基体中起到了耐磨作用。
4.复合稀土有较好的原子序数和较小的质量，稀土的加入能够提高材料的韧性、抗高温蠕变性和氧化性腐蚀性，更重要的是稀土在钢水高温作用下和O、H元素发生激烈反应，形成H、O化合物漂浮在钢水上面，是脱H和O的最佳元素。
5.该马氏体不锈钢可以真正达到耐蚀、耐磨、可焊性好及加工性能好的特点，解决了高铁道岔的关键部件安全性问题，也大大提高了高铁道岔的使用寿命，添补了国内的空白。
具体实施方式
实施例1
马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.08％、Si：0.45％、Mn：0.41％、P：0.021％、S：0.012％、Cr：14.5％、Ni：3％、Mo：1.2％、Nb：0.25％、W:1.2％、V:0.15％、复合稀土:0.15％，Fe余量；
热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
实施例2
马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.15％、Si：0.43％、Mn：0.46％、P：0.022％、S：0.012％、Cr：12.5％、Ni：6％、Mo：0.45％、Nb：0.4％、W:0.5％、V:0.8％、复合稀土:0.18％，Fe余量；
复合稀土组成质量百分比为：镧：12％，铈：18％，钪：16％，钇：11％，钐：7％，钕：13％，钆：9％，镨：3％，镝：8％，其余镧系元素：3％；
热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
实施例3
马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.11％、Si：0.42％、Mn：0.48％、P：0.02％、S：0.007％、Cr：14.4％、Ni：3.79％、Mo：0.48％、Nb：0.22％、W:0.7％、V:0.28％、复合稀土：0.35％，Fe余量；
复合稀土组成质量百分比为：镧：15％，铈：15％，钪：19％，钇：9％，钐：9％，钕：11％，钆：7％，镨：1％，镝：13％，其余镧系元素：1％；
热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
对比例1
马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.11％、Si：0.42％、Mn：0.48％、P：0.02％、S：0.007％、Cr：14.4％、Ni：3.79％、Mo：0.48％、W:0.7％、V:0.28％，Fe余量；
热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
对比例2
马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.11％、Si：0.42％、Mn：0.48％、P：0.02％、S：0.007％、Cr：14.4％、Ni：3.79％、Mo：0.48％、Nb：0.22％、复合稀土：0.35％，Fe余量；
复合稀土组成质量百分比为：镧：15％，铈：15％，钪：19％，钇：9％，钐：9％，钕：11％，钆：7％，镨：1％，镝：13％，其余镧系元素：1％；
热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
对比例3
马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.11％、Si：0.42％、Mn：0.48％、P：0.02％、S：0.007％、Cr：14.4％、Nb：0.22％、复合稀土：0.35％、W:0.7％、V:0.28％，Fe余量；复合稀土组成质量百分比为：镧：15％，铈：15％，钪：19％，钇：9％，钐：9％，钕：11％，钆：7％，镨：1％，镝：13％，其余镧系元素：1％；
热处理由正火和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
表1给出了实施例1-实施例3热处理后的机械性能
表1
屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa) 延伸率％ 硬度(HB)
实施例1 796 982 13.1 291 290 293
实施例2 798 996 14.0 300 299 303
实施例3 786 978 13.6 303 304 301
以实施例1-实施例3分别做了机械性能试验和硬度试验，结果证明该产品化学成分稳定，机械性能都符合要求，且硬度误差非常的小，3点误差小于2度，因而得出结论，采用该材料生产高铁道岔滑床台铸件是可行的，该材料的发明解决了高铁道岔的关键部件，然而延长了高铁道岔的使用寿命，添补了国内的空白。
表2给出了对比例1-3热处理后的机械性能
表2
抗拉强度(MPa) 屈服强度(MPa) 延伸率％ 硬度(HB)
对比例1 610 440 14 220-260 没加Nb和复合稀土
对比例2 962 760 14.2 280 284 281 没加W、V
对比例3 890 680 12.1 290 294 291 没加Ni和Mo
该材料应用于铸造生产，它非常适合于高速铁路道岔滑床台板，然而能够提高铸件的光洁度，并且免刷涂料，产品非常适合机械化、自动化生产。采用普通的气体保护焊一次性焊接成功经拉力试验，解拋试验其焊缝完全达到了使用要求。
五种相同材料提供化学成分和热处理后的机械性能列入表3和表4中
表3
Figure BDA0001856205990000041
表3中是随机抽取了5种铸件的化学成分，又在五种铸件本体中抽取试棒做的机械性能如表4所示：
表4
Figure BDA0001856205990000042
结论
1.本发明产品达到了耐蚀、耐磨、自润滑的特点，是生产高铁道岔极理想的材料，该高铁道岔滑床台铸件的研制成功，不单解决了高铁道岔的关键部件也大大的缩短了高铁道岔的生产周期，也提高了高铁道岔的使用寿命，添补了国内的空白。
2.由于在材料中加入了Nb的金属材料，明显的提高了材料的耐磨性和抗热裂性，更重要的是大大的提高了该产品的焊接性能。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，所述马氏体不锈钢的组成以及质量百分比为：C：0.08％-0.15％、Si：≤1.0％、Mn：≤1.0％、P：≤0.03％、S：≤0.03％、Cr：12.5％-14.5％、Ni：3％-6％、Mo：0.45％-1.2％、Nb：0.1％-0.4％、W:0.5％-1.2％、V:0.15％-0.8％、复合稀土:0.15％-0.35％，Fe余量。
2.根据权利要求1所述的高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，其特征是：所述马氏体不锈钢的热处理有正火处理和回火处理，(1)正火处理：在高温电炉中加热到1100℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温；(2)回火处理：在电炉中加热到720℃±10℃保温3.5小时，空冷至室温。
3.根据权利要求1所述的高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，其特征是：所述复合稀土的组分质量百分比为：镧：12％-15％，铈：15％-18％，钪：16％-19％，钇：9％-11％，钐：7％-9％，钕：11％-13％，钆：7％-9％，镨：1％-3％，镝：8％-13％，其余镧系元素：1％-3％，以上各组分之和为100％。
4.根据权利要求1所述的高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，其特征是：所述马氏体不锈钢的组成中Nb的质量百分比含量为0.22％-0.4％。
5.根据权利要求1所述的高速铁路道岔滑床台板用高强度马氏体不锈钢，其特征是：所述马氏体不锈钢用于制造的岔滑床台板经热处理后可达到机械性能为；屈服强度：≥760MPa、抗拉强度：≥960MPa、延伸率：≥13％、硬度：290HB-304HB。
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