CN117921154A - 一种欧标r350ht出口高强热处理钢轨的固定闪光焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种欧标R350HT出口高强热处理钢轨的固定闪光焊接方法，其通过控制闪光焊接工艺参数，主要包括固定闪光焊焊接工艺的预热电流、预热次数、顶端量等参数，经焊接后的钢轨接头的力学性能满足：接头抗拉强度Rm≥1135MPa，接头延伸A≥11.2％，接头冲击KU2≥15.3J，接头实物疲劳载荷循环2×106次未断，接头的硬度平均值HJ与母材硬度平均值HP的比值满足：HJ/HP≥0.93，接头软点硬度平均值HJ1与母材硬度平均值HP的比值：HJ1/HP≥0.87，软化区域W≤20mm。
Description
技术领域
本发明属于冶金材料技术领域，具体涉及一种欧标R350HT出口高强热处理钢轨的固定闪光焊接方法。
背景技术
欧标R350HT是出口高强热处理钢轨，主要铺设在货运线路。该钢种主要为C-Si-Mn钢，通过冶炼和在线热处理工艺，获得硬度≥350HB以上高强热处理钢轨。综合钢轨热处理硬化层性能和客户钢轨服役技术的要求，一般工业生产加入微量合金元素，具体主要加入V、Cr残余合金元素，通过细化材料晶粒和析出碳氮化钒来提高材料强韧性，进一步增加钢轨线路服役的耐磨性。因此，出口的加入微量合金元素的高强热处理钢轨应用后，钢轨固定焊接稳定控制具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种欧标R350HT出口高强热处理钢轨的固定闪光焊接方法，其中所述欧标R350HT出口高强热处理钢轨的化学成分按质量百分比计为：C 0.72～0.80％；Si 0.15～0.58％；Mn 0.70～1.20％；0.00％<V≤0.03％；0.00％<Cr≤0.15％；P≤0.020％；S≤0.025％；其余为Fe和不可避免的杂质；
所述固定闪光焊接方法包括以下步骤：
1)采用固定闪光焊机对钢轨进行焊接，其中焊机油温控制在40℃±3℃，水温控制在20℃±3℃，电网电压在418～425V之间；
2)在所述钢轨焊接过程中，钢轨焊缝合缝量控制在10～12mm之间，起拱量控制在0.38～0.55mm之间，闪光焊接预热次数在10～12次之间，二次预热电流控制在61～65KA之间，闪光焊接顶锻量控制在10～13mm之间，顶锻力控制在580～650KN之间，焊接时间控制在120～130s之间，熔化末速度控制在2.40～2.60mm/s之间；
3)将高温的焊态接头空冷至200℃以下。
在一些实施方式中，在对所述钢轨进行焊接之前，先将钢轨端面打磨除锈及电极夹持端除锈打磨。
在一些实施方式中，所述钢轨为轧制生产的54E1断面高硬度钢轨。
在一些实施方式中，所述固定闪光焊机为GAAS80/580固定闪光焊机。
在一些实施方式中，经焊接后的钢轨接头的力学性能满足：接头抗拉强度Rm≥1135MPa，接头延伸A≥11.2％，接头冲击KU2≥15.3J，接头实物疲劳载荷循环2×106次未断，接头的硬度平均值HJ与母材硬度平均值HP的比值满足：HJ/HP≥0.93，接头软点硬度平均值HJ1与母材硬度平均值HP的比值：HJ1/HP≥0.87，软化区域W≤20mm。
在一些实施方式中，经焊接后的钢轨缝及热影响区为典型的珠光体组织，不存在马氏体、贝氏体或二次渗碳体有害组织。
在一些实施方式中，所述欧标R350HT出口高强热处理钢轨为经冶炼、连铸、钢坯缓冷、轧制和热处理工艺生产的钢轨。
在一些实施方式中，所述钢轨的连铸坯尺寸为280mm×380mm，轧制断面为54E1，钢轨的轧制压缩比大于等于11：1，钢轨的终轧温度不高于950℃，钢轨的在线热处理终冷温度不高于540℃。
本发明的优点在于：本发明通过控制闪光焊接工艺参数，焊接后焊缝及母材之间性能达到相关技术要求，微观组织为正常的珠光体组织，不存在异常的马氏体组织。经焊接后的钢轨接头的力学性能满足：接头抗拉强度Rm≥1135MPa，接头延伸A≥11.2％，接头冲击KU2≥15.3J，接头实物疲劳载荷循环2×106次未断，接头的硬度平均值HJ与母材硬度平均值HP的比值满足：HJ/HP≥0.93，接头软点硬度平均值HJ1与母材硬度平均值HP的比值：HJ1/HP≥0.87，软化区域W≤20mm。经焊接后的钢轨缝及热影响区为典型的珠光体组织，不存在马氏体、贝氏体或二次渗碳体有害组织。
具体实施方式
本发明旨在提供一种欧标R350HT出口高强热处理钢轨的固定闪光焊接方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是通过优化控制固定闪光焊焊接工艺参数，具体包括以下步骤：1)将轧制生产的54E1断面高硬度钢轨(钢轨的化学成分按质量百分比计为：C 0.72～0.80％；Si 0.15～0.58％；Mn 0.70～1.20％；0.00％<V≤0.03％；0.00％<Cr≤0.15％；P≤0.020％；S≤0.025％；其余为Fe和不可避免的杂质；为经冶炼、连铸、钢坯缓冷、轧制和热处理工艺生产获得的欧标R350HT热处理钢轨)端面打磨除锈及电极夹持端除锈打磨；2)采用GAAS80/580固定闪光焊机进行钢轨焊接，焊机油温控制在40℃±3℃，水温控制在20℃±3℃，电网电压在418～425V之间；3)接头固定闪光焊接工艺：钢轨焊缝合缝量控制在10～12mm之间，起拱量控制在0.38～0.55mm之间，闪光焊接预热次数在10～12次之间，二次预热电流控制在61～65KA之间，闪光焊接顶锻量控制在10～13mm之间，顶锻力控制在580～650KN之间，焊接时间控制在120～130s之间，熔化末速度控制在2.40～2.60mm/s之间；4)将高温的焊态接头空冷至200℃以下，保证接头每个位置都完全相变，接头温度小于400℃时可以适当的加速冷却。
以下通过具体实施例详细说明本发明的内容，实施例旨在有助于理解本发明，而不在于限制本发明的内容。
实施例：
在实施例中，通过调整固定闪光焊焊接工艺的预热电流、预热次数、顶端量等参数，结合接头力学性能、落锤结果等对比分析，从而确定欧标R350HT出口高强热处理钢轨的闪光焊接工艺。下表1列出了实施例1-3中焊接工艺主要调整参数及对应的接头硬度结果。
表1：实施例1-3中焊接工艺主要调整参数及对应的接头硬度结果
参照TB/T1632.2-2014标准要求，热处理钢轨：接头的硬度平均值HJ与母材硬度平均值HP的比值，以及接头软点硬度平均值HJ1与母材硬度平均值HP的比值应满足HJ≥0.90Hp，HJ1≥0.8Hp，软化区域W≤20mm，采用HR-150A洛氏硬度计测试实施例1-3所得钢轨接头纵断面上轨头踏面下5mm洛氏硬度，并测试实施例1-3所得钢轨焊接接头的力学性能，测试结果如下表2所示。
表2：钢轨材料焊接性能、组织测试结果
由上表2可知，钢轨焊接后接头强度≥1135MPa，硬度、冲击功、组织等均满足行业焊接标准。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (8)
1.一种欧标R350HT出口高强热处理钢轨的固定闪光焊接方法，其特征在于，所述欧标R350HT出口高强热处理钢轨的化学成分按质量百分比计为：C 0.72～0.80％；Si 0.15～0.58％；Mn 0.70～1.20％；0.00％<V≤0.03％；0.00％<Cr≤0.15％；P≤0.020％；S≤0.025％；其余为Fe和不可避免的杂质；
所述固定闪光焊接方法包括以下步骤：
1)采用固定闪光焊机对钢轨进行焊接，其中焊机油温控制在40℃±3℃，水温控制在20℃±3℃，电网电压在418～425V之间；
2)在所述钢轨焊接过程中，钢轨焊缝合缝量控制在10～12mm之间，起拱量控制在0.38～0.55mm之间，闪光焊接预热次数在10～12次之间，二次预热电流控制在61～65KA之间，闪光焊接顶锻量控制在10～13mm之间，顶锻力控制在580～650KN之间，焊接时间控制在120～130s之间，熔化末速度控制在2.40～2.60mm/s之间；
3)将高温的焊态接头空冷至200℃以下。
2.根据权利要求1所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，在对所述钢轨进行焊接之前，先将钢轨端面打磨除锈及电极夹持端除锈打磨。
3.根据权利要求1或2所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，所述钢轨为轧制生产的54E1断面高硬度钢轨。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，所述固定闪光焊机为GAAS80/580固定闪光焊机。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，经焊接后的钢轨接头的力学性能满足：接头抗拉强度Rm≥1135MPa，接头延伸A≥11.2％，接头冲击KU2≥15.3J，接头实物疲劳载荷循环2×106次未断，接头的硬度平均值HJ与母材硬度平均值HP的比值满足：HJ/HP≥0.93，接头软点硬度平均值HJ1与母材硬度平均值HP的比值：HJ1/HP≥0.87，软化区域W≤20mm。
6.根据权利要求5所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，经焊接后的钢轨缝及热影响区为典型的珠光体组织，不存在马氏体、贝氏体或二次渗碳体有害组织。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，所述欧标R350HT出口高强热处理钢轨为经冶炼、连铸、钢坯缓冷、轧制和热处理工艺生产的钢轨。
8.根据权利要求7所述的固定闪光焊接方法，其特征在于，所述钢轨的连铸坯尺寸为280mm×380mm，轧制断面为54E1，钢轨的轧制压缩比大于等于11：1，钢轨的终轧温度不高于950℃，钢轨的在线热处理终冷温度不高于540℃。
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