CN1164786C - Xy30无镍高锰钢及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有良好低温强度及韧性的无镍高锰钢的新钢种——YW30无镍高锰钢及其应用。本发明XY30无镍高锰钢是以高锰钢为基础，在降低影响低温性能的元素：碳、磷、硅的情况下，增加了消除热处理产生的回火脆性元素钼，并加入适量的微量元素：钒、铝、鈮及稀土元素来改善钢的低温性能，其特征在于：是通过化学成分设计冶炼轧制及热处理工艺而得到的新钢种，其化学成份为(%)：C 0.28～0.35、Mn 1.30～1.50、Si 0.15～0.35、P＜0.030、S＜0.030、Mo 0.25～0.35、V 0.10～0.25、Al 0.015、Nb 0.05～0.10、Re 0.040～0.20、Cu＜0.20。这是一种适用于我国日益发展的高速铁路钢轨用接头夹板钢要求的新钢种，还可应用于其它低温铁路配件。

Description

XY30无镍高锰钢及其应用
技术领域    本发明专利涉及一种具有良好低温强度及韧性的无镍高锰钢的新钢种—XY30无镍高锰钢及其应用。
背景技术    本发明XY30无镍高锰钢是针对低温钢轨用接头夹板研制的。钢轨用接头夹板是铁路的重要配件，技术性能要求严格，国内在1993年后执行铁道部制定的铁标，TB/T2342.1～4～93，采用B7钢制作。
其化学成份为(％)：
B7钢：C 0.50～0.62、Mn 0.50～0.80、Si 0.15～0.35、P＜0.045、S＜0.050。
这种钢热处理后力学性能为：
B7钢：抗拉强度σb≥785MPa、屈服强度σs≥520MPa、伸长率δs≥9％、断面收缩率≥20％、布氏硬度HB 227～338、冷弯角30°完好。
美国标准关于铁路配件钢轨用接头夹板钢规定常温下技术验收的力学性能是：
抗拉强度σb≥690MPa、屈服强度σs≥480MPa、伸长率δs≥12％、断面收缩率≥28％、冷弯角d＝3a、180°完好。
国内在长期的实践应用中证明，B7钢仅适用于常温～-20℃的情况下使用，由于我国幅员辽阔，地区温差变化较大，B7钢在低温条件下易断裂，所以在铁路干线上经常发生断裂事故，影响了交通的正常运行。目前，由于铁路的不断提速，为钢轨用接头夹板钢的性能提出了更高的要求，B7钢已不再适宜用于日益发展的铁路配件钢轨用接头夹板钢的要求。
发明内容    本发明XY30无镍高锰钢是以高锰钢为基础，在降低影响低温性能的元素：碳、磷、硅的情况下，增加了消除热处理产生的回火脆性元素钼，并加入适量的微量元素：钒、铝、鈮及稀土元素来改善钢的低温性能，而研制成功的一种适用于我国日益发展的铁路配件钢轨用接头夹板钢要求的新钢种。
本发明XY30无镍高锰钢是通过化学成分设计冶炼轧制及热处理工艺而得到的调质新钢种，其特征在于：XY30无镍高锰钢的化学成份为(％)：
C 0.28～0.35、Mn 1.30～1.50、Si 0.15～0.35、P＜0.030、S＜0.030、Mo 0.25～0.35、V 0.10～0.25、Al 0.015、Nb 0.05～0.10、Re 0.040～0.20、Cu＜0.20。
热处理工艺为：
(1)、加热：首先将经轧制后的单倍尺的直条夹板钢料装炉加热，出炉钢温为850～860℃；
(2)、淬火：冲孔后的夹板钢进行淬火，水箱水温为75～85℃，高温水是为了缓解钢的淬火马氏体晶粒粗大，夹板钢淬火入水温度为830～850℃，淬火时间为43～48秒；
(3)、回火及冷却：淬火后的夹板钢由淬火水箱出来时，夹板钢的表面温度为600～640℃，然后在链条输送带上空冷进行自身回火，当钢温降至120℃以下时，可进入冷却水箱，其水温不限，出水后钢温在50℃以下；
(4)、冷却后的夹板钢进行冷矫直，修磨加工、检查包装。
本发明XY30无镍高锰钢可应用于高速铁路钢轨用接头夹板钢。本发明XY30无镍高锰钢是以高锰钢为基础，在降低影响低温性能的元素：碳、磷、硅的情况下，增加了消除热处理产生的回火脆性元素钼，并加入适量的微量元素：钒、铝、鈮及稀土元素来改善钢的低温性能。经过多处实验，并利用实验钢锭轧制加工成钢轨用接头夹板，经对样品检测
XY30无镍高锰钢在+14℃时的力学性能：
抗拉强度σb≥785MPa、屈服强度σs≥520MPa、伸长率δs≥13％、断面收缩率≥30％、弯曲角d＝3a、180°良好、HB＝230～388；
XY30无镍高锰钢在-40℃时的力学性能：
抗拉强度σb≥730MPa、屈服强度σs≥520MPa、伸长率δs≥13％、断面收缩率≥30％、弯曲角d＝3a、180°良好、冲击功Akv(纵向)≥25J。实验证明XY30无镍高锰钢产品在常温、低温情况下性能良好，是一种适用于我国日益发展的高速铁路钢轨用接头夹板钢要求的新钢种。
具体实施方式    本发明XY30无镍高锰钢是通过化学成分设计冶炼轧制及热处理工艺而得到的新钢种，在试制时针对元素的性能组成了三组材料配方，这三组配方的化学成分为(％)：
(一)、C 0.28、Mn 1.30、Si 0.15、P＜0.030、S＜0.030、Mo 0.25、V 0.10、Al 0.015、Nb 0.05、Re 0.04、Cu＜0.20。
(二)、C 0.31、Mn 1.40、Si 0.22、P＜0.030、S＜0.030、M0 0.29、V 0.16、Al 0.015、Nb 0.06、Re 0.10、Cu＜0.20。
(三)、C 0.35、Mn 1.50、Si 0.35、P＜0.030、S＜0.030、Mo 0.35、V 0.25、Al 0.015、Nb 0.10、Re 0.20、Cu＜0.20。
每组配方共炼出2支60kg钢锭，锻成扁钢坯进行轧制成钢轨用接头夹板的直条，再切断成单倍尺接头，夹板样品进行热处理。
选用的热处理工艺为：
(1)、加热：首先将经轧制后的单倍尺的直条夹板钢料装炉加热，出炉钢温为860℃；冲孔：夹板钢进行冲孔，制成铁路配件钢轨用接头夹板钢；
(2)、淬火：冲孔后的夹板钢进行淬火，水箱水温为80℃，高温水是为了缓解钢的淬火马氏体晶粒粗大，夹板钢淬火入水温度为840℃，淬火时间为45秒；
(3)、回火及冷却：淬火后的夹板钢由淬火水箱出来时，夹板钢的温度为620℃，然后空冷进行自身回火。
本发明XY30无镍高锰钢经过多次实验轧制加工成铁路钢轨用接头夹板，经送《铁道部产品质量监督检验中心金属化学检验站》检测，
XY30无镍高锰钢在+14℃时的力学性能：
抗拉强度σb≥785MPa、屈服强度σs≥520MPa、伸长率δs≥13％、断面收缩率≥30％、弯曲角d＝3a、180°良好；
XY30无镍高锰钢在-40℃时的力学性能：
抗拉强度σb≥730MPa、屈服强度σs≥520MPa、伸长率δs≥13％、断面收缩率≥30％、在-40℃时弯曲角d＝3a、180°良好、冲击功Akv(纵向)≥25J。在-50℃时弯曲角d＝3a、180°良好、冲击功Akv(纵向)≥20J。实验证明XY30钢产品在常温、低温情况下性能良好，是一种适用于我国日益发展的高速铁路钢轨用接头夹板钢要求的新钢种。XY30无镍高锰钢还可应用在其它低温铁路配件：如螺栓、道钉、拉杆、水泥轨枕用的钢筋、机车、车辆用的连接件、杆件、轴类件等等。

Claims (2)

1、一种XY30无镍高锰钢，是通过化学成分设计冶炼轧制及热处理工艺而得到的调质新钢种，其特征在于：其化学成份为(％)：
C 0.28～0.35、Mn 1.30～1.50、Si 0.15～0.35、P＜0.030、S＜0.030、M0 0.25～0.35、V 0.10～0.25、Al 0.015、Nb 0.05～0.10、Re 0.040～0.20、Cu＜0.20；
热处理工艺为：
(1)、加热：首先将经轧制后的单倍尺的直条夹板钢料装炉加热，出炉钢温为850～860℃；
(2)、淬火：冲孔后的夹板钢进行淬火，水箱水温为75～85℃，夹板钢淬火入水温度为830～850℃，淬火时间为43～48秒；
(3)、回火及冷却：淬火后的夹板钢由淬火水箱出来时，夹板钢的表面温度为600～640℃，然后在链条输送带上空冷进行自身回火，当钢温降至120℃以下时，可进入冷却水箱，其水温不限，出水后钢温在50℃以下；
(4)、冷却后的夹板钢进行冷矫直，修磨加工、检查包装。
2、根据权利要求1所述的XY30无镍高锰钢的用途，其特征在于：XY30无镍高锰钢应用于高速铁路钢轨用接头夹板钢及其它低温铁路配件用钢，生产螺栓、道钉、拉杆、水泥轨枕用的钢筋、机车、车辆用的连接件、杆件、轴类件。
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