CN1166804C - 铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢及制造方法 - Google Patents
铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢及制造方法 Download PDFInfo
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Abstract
铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢及制造方法本发明涉及一种铁道辙叉专用材料及制造方法，主要用于铁道辙叉制造，以Mn、Si为主要合金元素，辅以Cr、Ni、Mo等元素，经奥氏体化后空冷即可得到贝氏体/马氏体复相组织，所发明的钢种主要用于铁道辙叉产品，也可用于耐磨损、耐冲击等部件。
Description
技术领域：
本发明涉及一种铁道辙叉专用材料及制造方法，主要用于铁道辙叉制造。
背景技术：
道岔是火车轨道转轨的关键设备，辙叉是道岔的核心部分。现有作辙叉的材料是高锰钢，即Mn13。这种材料虽然有很好的韧性和加工硬化性能，但存在以下主要缺点：一是高锰钢的强度很低；二是高锰钢的接触疲劳性能差；三是焊接性能差，它几乎不能与钢轨钢焊接；四是铸造性能不好。
发明内容：
设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种高强度、高韧性、可焊接、接触疲劳性能优良的中低碳低合金可焊空冷贝氏体型铁道辙叉用钢。
设计方案：本发明以Mn、Si为主要合金元素，辅以Cr、Ni、Mo等元素，经奥氏体化后空冷即可得到贝氏体/马氏体复相组织，所发明的钢种主要用于铁道辙叉产品，也可用于耐磨损、耐冲击等部件。其成分可为(重量百分率)：①基础成份：C0.49～0.65，Si2.2～2.65，Mn2.30～3.20，Cr0.20～2.80，Ni1.5～3.5，Mo0.61～2.00，余下是Fe。在上述其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.03，Ti0.08～0.20，Re0.03～0.10，B0.005～0.008。②铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢的制造工艺，按常规工艺冶炼、浇铸成钢锭，始锻温度≤1350℃，终锻温度≤1050℃，锻、轧后成材；钢坯经锻造、加工，850℃～1000℃奥氏体化后空冷，≤650℃回火后使用。
本发明与背景技术相比，一是克服了背景技术中铁道辙叉用钢即高锰钢的缺点，具有很好的综合机械性能、强度高、韧性好；二是具有良好的冶铸性能、焊接性能和冷、热加工性能、低温韧性高、接触疲劳寿命长，使用寿命可提高1～2倍；三是本发明钢种除用于铁道辙叉外，还可用于高强度结构件，耐磨件和工模具钢延长使用寿命，提高经济效益；本发明机械性能指标如下：①σb＞1550Mpa，σ0.2＞1280Mpa，HRC≥45，KIC＞100M pam 1/2，αkU室温≥90J/cm2，αkU-20℃≥70J/cm2，αkU-40℃≥60J/cm2。②接触疲劳寿命比高锰钢高20倍以上。③所发明的贝钢经加工成钢轨与U71Mn钢轨焊接后，三点弯曲疲劳寿命N＞2.0×106次不断。
具体实施方式：
实施例1：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.10、Si2.65、Mn0.50、Cr2.80、Ni0.10、Mo0.20，余下是Fe。
实施例2：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si0.40、Mn3.20、Cr0.20、Ni3.5、Mo2.0，余下是Fe。
实施例3：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.33、Si2.65、Mn1.55、Cr1.61、Ni1.50、Mo1.00，余下是Fe。
实施例4：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.10、Si2.65、Mn0.50、Cr2.80、Ni0.10、Mo0.20，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例5：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si0.40、Mn3.20、Cr0.20、Ni3.50、Mo2.0，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例6：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.33、Si2.65、Mn1.55、Cr1.61、Ni1.50、Mo1.00，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例7：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.15、Si1.65、Mn2.90、Cr0.20、Ni0.55、Mo0.60，余下是Fe。
实施例8：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si0.45、Mn1.10、Cr1.10、Ni2.10、Mo0.90，余下是Fe。
实施例9：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.35、Si0.85、Mn1.50、Cr8.50、Ni1.10、Mo0.75，余下是Fe。
实施例10：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.15、Si1.65、Mn2.90、Cr0.20、Ni0.55、Mo0.60，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例11：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si0.45、Mn1.10、Cr1.10、Ni2.10、Mo0.90，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例12：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.35、Si0.85、Mn1.50、Cr8.50、Ni1.10、Mo0.75，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例13：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.15、Si1.65、Mn2.60、Cr0.20、Ni2.10、Mo0.80，余下是Fe。
实施例14：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.45、Si0.45、Mn3.20、Cr1.10、Ni0.55、Mo0.25，余下是Fe。
实施例15：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.25、Si0.65、Mn1.60、Cr0.50、Ni1.10、Mo0.40，余下是Fe。
实施例16：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.15、Si1.65、Mn2.60、Cr0.20、Ni2.10、Mo0.80，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例17：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.45、Si0.45、Mn3.20、Cr1.10、Ni0.55、Mo0.25，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例18：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.25、Si0.65、Mn1.60、Cr0.50、Ni1.10、Mo0.40，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例19：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.25、Si0.70、Mn2.60、Cr0.60，余下是Fe。
实施例20：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si1.80、Mn1.10、Cr1.80，余下是Fe。
实施例21：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.45、Si1.10、Mn1.30、Cr0.80，余下是Fe。
实施例22：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.25、Si0.70、Mn2.60、Cr0.60，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例23：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si1.80、Mn1.10、Cr1.80，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例24：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.45、Si1.10、Mn1.30、Cr0.80，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例25：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.25、Si1.45、Mn0.55、Cr0.90、Ni2.60、Mo1.90，余下是Fe。
实施例26：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si2.30、Mn2.30、Cr2.60、Ni1.10、Mo0.60，余下是Fe。
实施例27：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.45、Si1.95、Mn1.55、Cr1.50、Ni1.60、Mo1.60，余下是Fe。
实施例28：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.25、Si1.45、Mn0.55、Cr0.90、Ni2.60、Mo1.90，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例29：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.65、Si2.30、Mn2.30、Cr2.60、Ni1.10、Mo0.60，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例30：铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其基础成分为(重量百分率)：C0.45、Si1.95、Mn1.55、Cr1.50、Ni1.60、Mo1.60，余下是Fe，并且在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.20，Ti≤0.20，Re≤0.10，B≤0.008。
实施例31：一种权利要求1所述的铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢的制造工艺，按常规工艺冶炼、浇铸成钢锭，①始锻温度≤1350℃，终锻温度≤1050℃，锻、轧后成材；②钢坯经锻造、加工，850℃～1000℃奥氏体化后空冷，≤650℃回火后使用。
实施例32：本发明最佳实施钢种如下表：
| 化学成份(重量百分率)编号 C Si Mn Cr Ni Mo Ti Re B 余1A 0.11 0.56 2.93 0.20 2.80 0.75 0.15 0.003 Fe2B 0.19 1.56 0.53 0.21 2.00 0.65 0.15 0.005 Fe3C 0.08 0.80 2.60 2.20 1.10 0.55 0.02 Fe4D 0.25 0.50 2.83 1.60 0.10 0.60 0.05 0.003 Fe5E 0.33 0.86 2.63 2.60 2.10 0.65 0.03 0.08 Fe6F 0.44 1.55 3.03 0.79 0.35 0.35 0.005 Fe7G 0.15 1.80 1.10 0.85 0.55 0.61 0.10 0.08 Fe8H 0.21 0.95 3.21 1.81 1.50 0.82 0.04 0.004 Fe9I 0.52 0.70 2.92 0.35 2.52 0.45 0.15 0.08 Fe10J 0.49 2.20 1.95 2.53 1.41 0.75 0.004 Fe11K 0.62 1.85 3.20 2.60 2.20 0.95 0.01 0.03 Fe12M 0.65 0.70 1.10 0.20 0.50 0.20 0.08 0.002 Fe |
Claims (3)
1、一种铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其特征是：其基础成分为(重量百分率)：C0.49～0.65，Si2.2～2.65，Mn2.30～3.20，Cr0.20～2.80，Ni1.5～3.5，Mo0.61～2.00，余下是Fe。
2、根据权利要求1所述的铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢，其特征是：在其基础成分上加入一种或二种以上的下列元素(重量百分率)：Nb≤0.20，V＞0至V＜0.03，Ti0.08～0.20，Re0.03～0.10，B0.005～0.008。
3、一种权利要求1所述的铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢的制造工艺，按常规工艺冶炼、浇铸成钢锭，其特征是：①始锻温度≤1350℃，终锻温度≤1050℃，锻、轧后成材；②钢坯经锻造、加工，850℃～1000℃奥氏体化后空冷，≤650℃回火后使用。
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