CN114606377A - 一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，在热处理工艺的冷却入口处，钢轨轨头两侧温度控制在760～800℃；冷却过程分为两个冷却阶段：冷却第一阶段钢轨冷却压力12～15KPa，冷却时间60～80s；冷却第二阶段冷却压力15～17KPa，冷却时间60～100s；所述冷却第一阶段钢轨轨头开始冷却至轨头温度冷却到550～580℃；冷却第二阶段是指第一阶段结束后连续进行冷却，冷却后钢轨轨头温度冷却至460～490℃。本发明的热处理方法能够去除亚共析钢网状铁素图组织，使得热处理后的材料具有有良好强度和韧性配比及优异的耐磨性能钢轨，组织为标准要求的珠光体组织。

Description

一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法
技术领域
本发明涉及钢轨热处理技术领域，尤其涉及一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法。
背景技术
我国大部分地区冬季寒冷漫长，部分地区冬季气温有时低于-40℃。钢轨长时间在低温环境下服役可能会出现脆断问题，直接影响铁路运输的安全。这就需要研究并设法提升钢轨低温力学性能指标。但，随着铁路运输量的增加，青北方一些低温环境下服役的钢轨对耐磨性、低温韧性都提出了新的要求。
从材料成分性能来看，碳含量降低会提高材料韧性和焊接性，但也会降低材料的硬度和强度。同时材料组织也会析出大量铁素体。钢轨作为铁路运输重要组成构件，研究表明，稳定的珠光体组织对服役具有重要意义。因此，采用低碳成分设计和热处理工艺后，如何保证材料冷却后具有稳定的珠光体组织是关键技术之一。所以，合理设计热处理工艺，对开发出具有高强耐磨韧性优异的钢轨具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，去除亚共析钢网状铁素图组织，使得热处理后的材料具有有良好强度和韧性配比及优异的耐磨性能钢轨，组织为标准要求的珠光体组织。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，在热处理工艺的冷却入口处，钢轨轨头两侧温度控制在760～800℃；冷却过程分为两个冷却阶段：冷却第一阶段钢轨冷却压力12～15KPa，冷却时间60～80s；冷却第二阶段冷却压力15～17KPa，冷却时间60～100s；
所述冷却第一阶段钢轨轨头开始冷却至轨头温度冷却到550～580℃；冷却第二阶段是指第一阶段结束后连续进行冷却，冷却后钢轨轨头温度冷却至460～490℃。
进一步的，所述冷却第一阶段中，轨头两侧冷却速度为2.5～5.0℃/s；冷却第二阶段中，轨头冷却速度为1.5～2.5℃/s。
进一步的，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.60～0.72％；Si0.25～0.60％；Mn0.85～1.05％；Cr0.05～0.30％；V0.01～0.09％；P≤0.025％；S≤0.025％，N≤0.0080％；其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.64％；Si0.40％；Mn0.95％；Cr0.15％；V0.025％；P0.009％；S0.005％，N0.0042％；其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.63％；Si0.38％；Mn1.00％；Cr0.12％；V0.03％；P0.010％；S0.003％，N0.0038％；其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步的，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.64％；Si0.37％；Mn0.94％；Cr0.12％；V0.020％；P0.012％；S0.006％，N0.0039％；其余为Fe及不可避免的杂质。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明通过提高开始冷却温度，提前开始冷却转变成珠光体，保证材料的低温冲击韧性达到技术要求；
本发明的成分设计和热处理具有独特的生产工艺，适合于大规模生产，具有良好的推广价值。
具体实施方式
钢材的热处理工艺：
试验钢轨热处理冷却工艺化学成分如表1所示。
表1各实例成分(质量百分数/％)
Figure BDA0003496351730000031
淬火冷却介质为高压风。试验轨开始余热热处理温度为760℃～800℃，热处理两段冷却，总时间120～160s。第一段实际冷却段冷却速度2.5℃/s～5.0℃/s，第二段实际冷却段冷却速度1.5℃/s～2.5℃/s。所述冷却第一阶段钢轨轨头开始冷却至轨头温度冷却到550～580℃；冷却第二阶段是指第一阶段结束后连续进行冷却，冷却后钢轨轨头温度冷却至460～490℃。
热处理后钢材试样性能：其中拉伸试样规格为，直径d0＝10mm，标距L0＝5d0。踏面硬度在钢轨上取样，试样长度250mm，轨头顶面磨去0.5mm，测试点5个，进行布氏硬度测试，计算平均值，试验环境温度为20℃土5℃。冲击取样位置在踏面中心，方向为纵向，尺寸为10mm×10mm×50mm，为AKU2型缺口。实验结果如表2所示。
表2各实例力学性能
Figure BDA0003496351730000041
从2可以看出，各实例具有良好强度、低温冲击韧性及力学性能，组织无网状铁素体。用其生产的钢轨满足俄标技术要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，其特征在于，在热处理工艺的冷却入口处，钢轨轨头两侧温度控制在760～800℃；冷却过程分为两个冷却阶段：冷却第一阶段钢轨冷却压力12～15KPa，冷却时间60～80s；冷却第二阶段冷却压力15～17KPa，冷却时间60～100s；
所述冷却第一阶段钢轨轨头开始冷却至轨头温度冷却到550～580℃；冷却第二阶段是指第一阶段结束后连续进行冷却，冷却后钢轨轨头温度冷却至460～490℃。
2.根据权利要求1所述的去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，其特征在于，所述冷却第一阶段中，轨头两侧冷却速度为2.5～5.0℃/s；冷却第二阶段中，轨头冷却速度为1.5～2.5℃/s。
3.根据权利要求1所述的去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，其特征在于，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.60～0.72％；Si0.25～0.60％；Mn0.85～1.05％；Cr0.05～0.30％；V0.01～0.09％；P≤0.025％；S≤0.025％，N≤0.0080％；其余为Fe及不可避免的杂质。
4.根据权利要求3所述的去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，其特征在于，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.64％；Si 0.40％；Mn0.95％；Cr0.15％；V0.025％；P0.009％；S0.005％，N0.0042％；其余为Fe及不可避免的杂质。
5.根据权利要求3述的去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，其特征在于，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.63％；Si 0.38％；Mn1.00％；Cr0.12％；V0.03％；P0.010％；S0.003％，N0.0038％；其余为Fe及不可避免的杂质。
6.根据权利要求3所述的去除钢轨中铁素体网组织的热处理方法，其特征在于，热处理采用的钢轨材料的质量百分的化学成分为：C 0.64％；Si 0.37％；Mn0.94％；Cr0.12％；V0.020％；P0.012％；S0.006％，N0.0039％；其余为Fe及不可避免的杂质。
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