CN112501418B - 一种重载铁路用钢轨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢轨材料领域，公开了一种重载铁路用钢轨及其制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将保温处理后的钢坯进行热轧得到余热钢轨，对所述余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，然后在空气中冷却至室温；(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，然后在空气中冷却至室温；(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，然后在空气中冷却至室温。该方法通过多次加速冷却可反复缩小奥氏体晶粒度尺寸，最终得到珠光体球团尺寸较小的重载铁路用钢轨，大幅提升钢轨的韧性。

Description

一种重载铁路用钢轨及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢轨材料领域，具体涉及一种重载铁路用钢轨及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，铁路运输日益繁忙，货运重载铁路是我国经济发展的大动脉。我国铁路货运具有大轴重、运量大、地理环境复杂等特点，例如大秦铁路列车轴重达到25t，单列列车最大运量达2万吨，单日运量达137万吨，年运量接近5亿吨。随着列车轴重和行车密度的增加，重载铁路钢轨的服役条件愈加恶劣。
重载线路上常发生因轨底锈蚀、冷伤等引起的钢轨断裂。这类断裂通常裂纹由钢轨轨底萌生，列车运行时，在车轮碾压钢轨弯动应力的作用下，裂纹向上发展贯穿至轨头，钢轨彻底断裂。在钢轨完全断裂之前，可由线路探伤发现，线路探伤周期为15-30日不等，重点监护线路探伤周期可缩短到7日。在最佳状态下，钢轨轨底伤损会在线路探伤时被发现，并及时更换钢轨。但目前重载用钢轨由于强度高，韧性较差，轨底裂纹萌生到钢轨断裂时间较短，甚至会低于一个线路探伤周期，线路探伤尚未发现，就造成钢轨断裂，存在一定的安全风险。
在研究过程中发现，对钢轨轨底预制裂纹，在实验室开展实物疲劳试验可评价钢轨抗疲劳断裂的能力。采用该评价方法，目前重载用钢轨在经历约150万次循环后断裂。因此需要对钢轨性能进行优化，提高钢轨断裂循环周次，延长钢轨断裂时间。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的重载铁路用钢轨抗轨底疲劳裂纹扩展能力较差的问题，提供一种重载铁路用钢轨及其制备方法，该方法通过多次加速冷却处理可反复缩小奥氏体晶粒度尺寸，最终得到珠光体球团尺寸较小的重载铁路用钢轨，大幅提升钢轨的韧性，增强钢轨抗轨底疲劳裂纹扩展能力，达到提高钢轨断裂循环周次的目的。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种重载铁路用钢轨的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将保温处理后的钢坯进行热轧得到余热钢轨，对所述余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.85-1.05重量％的C，0.55-0.75重量％的Si，0.6-0.8重量％的Mn，0.05-0.15重量％的V，0.01-0.05重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，在步骤(1)中，所述保温的温度为1250-1300℃。
优选地，在步骤(1)中，所述保温的时间≥2h。
进一步优选地，在步骤(1)中，所述保温的时间为2-4h。
优选地，在步骤(1)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。
优选地，在步骤(2)中，所述保温的时间为60-120min。
优选地，在步骤(2)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。
优选地，在步骤(3)中，所述保温的时间为60-120min。
优选地，在步骤(3)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。
本发明第二方面提供由上述方法制备得到的重载铁路用钢轨。
本发明所述的重载铁路用钢轨的制备方法，通过多次加速冷却处理可反复缩小奥氏体晶粒度尺寸，最终得到珠光体球团尺寸较小的重载铁路用钢轨，大幅提升钢轨的韧性，增强钢轨抗轨底疲劳裂纹扩展能力，达到提高钢轨断裂循环周次的目的。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种重载铁路用钢轨的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将保温处理后的钢坯进行热轧得到余热钢轨，对所述余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.85-1.05重量％的C，0.55-0.75重量％的Si，0.6-0.8重量％的Mn，0.05-0.15重量％的V，0.01-0.05重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
碳(C)是重载铁路用钢轨钢中获得良好强韧性匹配和综合力学性能最重要的元素。为了提升重载铁路用钢轨的抗轨底疲劳裂纹扩展能力，本发明中，将所述钢坯中碳的含量限定为0.85-1.05重量％。当碳的含量低于0.85重量％时，强化作用不够，导致钢轨强度硬度过低，耐磨性能不佳，无法满足重载铁路服役需求；当碳的含量高于1.05重量％时，在本发明所述方法下，钢轨强度过高，韧性降低，达不到提高钢轨断裂循环周次的目的。
锰(Mn)在重载铁路用钢轨钢中起到提高淬透性作用。为了提升重载铁路用钢轨的抗轨底疲劳裂纹扩展能力，本发明中，将所述钢坯中锰的含量限定为0.6-0.8重量％。当锰的含量低于0.6重量％时，钢轨淬透性不足，热处理后无法有效提高钢轨强度，达不到重载铁路使用要求；本发明所述的方法需对钢轨轨底和轨腰进行加速冷却处理，轨底和轨腰尺寸较小、热容量小，当锰的含量高于0.8重量％时，钢轨淬透性过强，会导致轨底和轨腰出现马氏体异常组织，达不到重载铁路用钢轨使用要求。
硅(Si)在重载铁路用钢轨钢中通常固溶在铁素体中，可以提高材料强度、耐磨性能并能更好的保证性能的稳定性。为了提升重载铁路用钢轨的抗轨底疲劳裂纹扩展能力，本发明中，将所述钢坯中硅的含量限定为0.55-0.75重量％。当硅的含量低于0.55重量％时，固溶强化效果不明显，钢轨强度、耐磨性无法满足重载铁路服役需求，并且性能稳定性较差；含量高于0.75重量％时，在本发明所述方法下，钢轨强度过高，韧性不足，达不到提高钢轨断裂循环周次的目的。
V(钒)在重载铁路用钢轨钢中起到细化晶粒、提高强韧性作用。为了提升重载铁路用钢轨的抗轨底疲劳裂纹扩展能力，本发明中，将所述钢坯中钒的含量限定为0.05-0.15重量％。当钒的含量低于0.05重量％时，强韧性提高不足，钢轨的强度、韧性无法满足重载铁路服役需求；含量高于0.15重量％时，钢轨强度过高，韧性反而降低，达不到提高钢轨断裂循环周次的目的。
Nb(铌)在重载铁路用钢轨钢中与C、N元素结合，形成的NbC和NbN在钢种中起到钉扎作用，能够细化晶粒，提高钢轨韧性。为了提升重载铁路用钢轨的抗轨底疲劳裂纹扩展能力，本发明中，将所述钢坯中铌的含量限定为0.01-0.05重量％。当铌的含量低于0.01重量％时，NbC和NbN的钉扎作用不足，钢轨韧性无明显提升，达不到提高钢轨断裂循环周次的目的；含量高于0.05重量％时，NbC和NbN的钉扎作用已饱和，韧性无法继续提高。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，所述余热钢轨为热轧后带有余热的钢轨。利用热轧的余热来进行热处理，减少了将其重新加热的操作，节约了能源。
在本发明中，在步骤(1)中，所述钢坯可以通过本领域的常规制备方法获得。优选地，将含有相应化学成分的钢水经转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理后连铸为一定断面尺寸的连铸钢坯，将连铸钢坯送至步进式加热炉中进行加热保温，最后将钢坯热轧成所需断面的余热钢轨。
在本发明中，在步骤(1)中，所述热轧的方法为孔型法或万能法，对于所述热轧的条件没有特殊的要求，可以为本领域的常规选择。在优选情况下，所述余热钢轨的单重为75kg/m。
在本发明中，在步骤(1)中，所述保温的温度以钢坯适于热轧的温度进行设置。优选地，所述保温的温度为1250-1300℃。在具体实施方式中，所述保温的温度可以为1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃或1300℃。
在本发明中，在步骤(1)中，所述保温的时间≥2h。优选地，所述保温的时间为2-4h。具体地，所述保温的时间可以为2h、2.25h、2.5h、2.75h、3h、3.25h、3.5h、3.75h或4h。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，所述加速冷却的开冷温度为700-800℃。在具体实施方式中，所述加速冷却的开冷温度可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。具体地，所述加速冷却的冷却速度可以为2℃/s、2.2℃/s、2.4℃/s、2.5℃/s、2.7℃/s、2.9℃/s、3℃/s、3.2℃/s、3.4℃/s或3.5℃/s。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却。具体地，所述停止加速冷却的温度可以为400℃、405℃、410℃、415℃、420℃、425℃、430℃、435℃、440℃、445℃或450℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃。具体地，所述加热的温度可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，所述保温的时间为60-120min。在具体实施方式中，所述保温的时间可以为60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min、100min、105min、110min、115min或120min。
在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，所述加速冷却的开冷温度为700-800℃。在具体实施方式中，所述加速冷却的开冷温度可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(2)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。具体地，所述加速冷却的冷却速度可以为2℃/s、2.2℃/s、2.4℃/s、2.5℃/s、2.7℃/s、2.9℃/s、3℃/s、3.2℃/s、3.4℃/s或3.5℃/s。
在本发明中，在步骤(2)中，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却。具体地，所述停止加速冷却的温度可以为400℃、405℃、410℃、415℃、420℃、425℃、430℃、435℃、440℃、445℃或450℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃。具体地，所述加热的温度可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述保温的时间为60-120min。在具体实施方式中，所述保温的时间可以为60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min、95min、100min、105min、110min、115min或120min。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述加速冷却的开冷温度为700-800℃。在具体实施方式中，所述加速冷却的开冷温度可以为700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃或800℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。具体地，所述加速冷却的冷却速度可以为2℃/s、2.2℃/s、2.4℃/s、2.5℃/s、2.7℃/s、2.9℃/s、3℃/s、3.2℃/s、3.4℃/s或3.5℃/s。
在本发明中，在步骤(3)中，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却。具体地，所述停止加速冷却的温度可以为400℃、405℃、410℃、415℃、420℃、425℃、430℃、435℃、440℃、445℃或450℃。
本发明第二方面提供由上述方法制备得到的重载铁路用钢轨。
本发明所述的重载铁路用钢轨的制备方法，在钢轨含有碳、硅、锰、钒和铌合金的基础上，通过多次加速冷却处理可反复缩小奥氏体晶粒度尺寸，最终得到珠光体球团尺寸较小的重载铁路用钢轨。该方法大幅提升钢轨的韧性，增强钢轨抗轨底疲劳裂纹扩展能力，达到提高钢轨断裂循环周次的目的，延长轨底裂纹引发钢轨断裂的时间，便于线路探伤发现伤损钢轨，制备得到的抗轨底疲劳裂纹扩展能力优良的钢轨适用于大轴重、大运量的重载铁路。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1-5和对比例1-4所述的钢坯按照本领域的常规方法进行制备，具体步骤包括将含有相应化学成分的钢水依次进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空处理和连铸后得到钢坯。
实施例1
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1250℃，保温的时间为4h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为723℃，加速冷却的冷却速度为2.5℃/s，当温度下降至423℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至780℃并保温80min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为720℃，加速冷却的冷却速度为2.5℃/s，当温度下降至430℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至750℃并保温65min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为705℃，加速冷却的冷却速度为3℃/s，当温度下降至415℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨A1；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.93重量％的C，0.63重量％的Si，0.72重量％的Mn，0.08重量％的V，0.031重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例2
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1300℃，保温的时间为2h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为720℃，加速冷却的冷却速度为2.7℃/s，当温度下降至407℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至780℃并保温80min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为720℃，加速冷却的冷却速度为2.5℃/s，当温度下降至420℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至750℃并保温65min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为705℃，加速冷却的冷却速度为3.3℃/s，当温度下降至407℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨A2；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.93重量％的C，0.66重量％的Si，0.71重量％的Mn，0.07重量％的V，0.029重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例3
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1275℃，保温的时间为3h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为735℃，加速冷却的冷却速度为3.2℃/s，当温度下降至433℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至780℃并保温80min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为720℃，加速冷却的冷却速度为2.8℃/s，当温度下降至425℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至750℃并保温65min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为705℃，加速冷却的冷却速度为2.9℃/s，当温度下降至421℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨A3；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.95重量％的C，0.62重量％的Si，0.72重量％的Mn，0.08重量％的V，0.033重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例4
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1275℃，保温的时间为3h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700℃，加速冷却的冷却速度为2℃/s，当温度下降至450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至800℃并保温60min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为800℃，加速冷却的冷却速度为3.5℃/s，当温度下降至400℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至700℃并保温120min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700℃，加速冷却的冷却速度为2℃/s，当温度下降至450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨A4；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.85重量％的C，0.75重量％的Si，0.6重量％的Mn，0.05重量％的V，0.05重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
实施例5
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1250℃，保温的时间为4h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为750℃，加速冷却的冷却速度为3℃/s，当温度下降至423℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至780℃并保温90min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为740℃，加速冷却的冷却速度为2.5℃/s，当温度下降至400℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至770℃并保温100min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为715℃，加速冷却的冷却速度为3℃/s，当温度下降至410℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨A5；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有1.05重量％的C，0.55重量％的Si，0.8重量％的Mn，0.15重量％的V，0.01重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
对比例1
使用现有技术制备重载铁路用钢轨，即将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1300℃，保温的时间为2h)，不对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却处理，直接在空气中冷却至室温，得到钢轨D1；
其中，所述钢坯的钢种为U78CrV，所述钢坯的化学成分含有0.78重量％的C，0.7重量％的Si，0.83重量％的Mn，0.08重量％的V，0.033重量％的Cr，余量为Fe和不可避免的杂质。
对比例2
按照实施例1的所述的方法实施，与之不同的是，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.78重量％的C，0.72重量％的Si，0.8重量％的Mn，0.08重量％的V，0.32重量％的Cr，余量为Fe和不可避免的杂质，得到钢轨D2。
对比例3
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1300℃，保温的时间为2h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为720℃，加速冷却的冷却速度为2.7℃/s，当温度下降至407℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨D3；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.93重量％的C，0.66重量％的Si，0.71重量％的Mn，0.07重量％的V，0.029重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
对比例4
(1)将钢坯送入步进式加热炉中进行加热保温，然后采用万能法将保温处理后的钢坯进行热轧得到带有余热的单重为75kg/m的钢轨(保温的温度为1275℃，保温的时间为3h)，对余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为735℃，加速冷却的冷却速度为3.2℃/s，当温度下降至433℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至780℃并保温80min，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为720℃，加速冷却的冷却速度为2.8℃/s，当温度下降至425℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温，得到钢轨D4；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.95重量％的C，0.62重量％的Si，0.72重量％的Mn，0.08重量％的V，0.033重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质。
测试例1
测试实施例1-5和对比例1-4制备得到的钢轨的抗疲劳断裂的能力。分别在钢轨A1-A5、D1-D4的轨底预制深5mm的通长缺口，在疲劳试验机上开展钢轨实物疲劳试验，试验跨距0.6m，试验载荷为-45～-225kN。测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002781219220000131
Figure BDA0002781219220000141
通过表1的结果可以看出，采用本发明所述的方法制备得到的钢轨的断裂循环周次较大，具有优良的抵抗轨底疲劳裂纹扩展的能力，适用于大轴重、大运量的重载铁路。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种重载铁路用钢轨的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将保温处理后的钢坯进行热轧得到余热钢轨，对所述余热钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(2)将步骤(1)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
(3)将步骤(2)得到的冷却后的钢轨加热至700-800℃并进行保温，然后对钢轨的轨底和轨腰部位进行加速冷却，加速冷却的开冷温度为700-800℃，当温度下降至400-450℃时停止加速冷却，然后在空气中冷却至室温；
其中，在步骤(1)中，所述钢坯的化学成分含有0.85-1.05重量％的C，0.55-0.75重量％的Si，0.6-0.8重量％的Mn，0.05-0.15重量％的V，0.01-0.05重量％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质；
在步骤(1)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s；
在步骤(2)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s；
在步骤(3)中，所述加速冷却的冷却速度为2-3.5℃/s。
2.根据权利要求1所述的一种重载铁路用钢轨的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述保温的温度为1250-1300℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种重载铁路用钢轨的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述保温的时间≥2h。
4.根据权利要求3所述的一种重载铁路用钢轨的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述保温的时间为2-4h。
5.根据权利要求1所述的一种重载铁路用钢轨的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述保温的时间为60-120min。
6.根据权利要求1所述的一种重载铁路用钢轨的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述保温的时间为60-120min。
7.由权利要求1-6所述的任意一项方法制备得到的重载铁路用钢轨。
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