CN1256323A - 铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢 - Google Patents

铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢 Download PDF

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本发明涉及一种铁道辙叉专用材料,主要用于铁道辙叉专用超高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢制造领域。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

铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝氏体钢
本发明涉及一种铁道辙叉专用材料,主要用于铁道辙叉制造。
本发明的背景技术: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,但存在以下主要的缺点: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。
本发明的设计目的: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。
本发明的设计方案: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(Wt%):①基础成分:C 0.10~0.65、Si≤2.65、Mn 0.50~3.20、Cr 0.20~2.80、Ni≤3.50、Mo≤2.00、余下是Fe。②较佳基础成分(按用途分)分别为(Wt%):②-1C 0.15~0.65、Si0.45~1.65、Mn 1.10~2.90、Cr 0.20~1.50、Ni 0.55~2.10、Mo 0.60~0.90、余下是Fe。②-2 C 0.15~0.45、Si 0.45~1.65、Mn 2.60~3.20、Cr 0.20~1.10、Ni 0.55~2.10、Mo 0.25~0.80、余下是Fe。②-3 C 0.25~0.65、Si 0.70~1.80、Mn 1.10~2.60、Cr 0.60~1.80、余下是Fe。②-4C 0.25~0.60、Si 1.45~2.30、Mn 0.55~2.30、Cr 0.90~2.60、Ni 1.10~2.60、余下是Fe。③在上述基础成分①和②的基础上加入一种或两种以上下列元素(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、Re≤0.10、B≤0.008。④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,始段温度≤1350℃,终段温度≤1050℃,锻、轧后成材;钢坯经锻造、加工、850℃~1000℃奥氏体化后空冷,≤650℃回火成材。
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:①бb>l650Mpa,б0.2>1280Mpa,HRC≥45,KIC>100Mpam 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纲高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。
实施例1:铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.10、Si 2.65、Mn 0.50、Cr 2.80、Ni 0.10、Mo 0.20、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.65、Si 0.40、Mn 3.20、Cr 0.20、Ni 3.50、Mo 2.00、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.33、Si 1.55、Mn 1.65、Cr 1.61、Ni 1.50、Mo 1.00、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.10、Si 2.65、Mn 0.50、Cr 2.80、Ni 0.10、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(Wt%):Nb≤0.20、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.65、Si 0.40、Mn 3.20、Cr 0.20、Ni 3.50、Mo2.00、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(Wt%):Nb≤0.20、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.33、Si 1.55、Mn 1.65、Cr 1.61、Ni 1.50、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(Wt%):Nb≤0.20、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.15、Si 1.65、Mn 2.90、Cr 0.20、Ni 0.55、Mo 0.60、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.65、Si 0.45、Mn 1.10、Cr 1.50、Ni 2.10、Mo 0.90、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.35、Si 0.85、Mn 1.50、Cr 8.50、Ni 1.10、Mo 0.75、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体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.15、Si 1.65、Mn 2.90、Cr 0.20、Ni 0.55、Mo 0.60、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例11:铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.65、Si 0.45、Mn 1.10、Cr 1.50、Ni 2.10、Mo 0.90、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例12:铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝体钢,其基础成分为(Wt%):C 0.35、Si 0.85、Mn 1.50、Cr 8.50、Ni 1.10、Mo 0.75、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例13:C 0.15、Si 1.65.Mn 2.60、Cr 0.20、Ni 2.10、Mo 0.80、余下是Fe。
实施例14:C 0.45、Si 0.45、Mn 3.20、Cr 1.10、Ni 0.55、Mo 0.25、余下是Fe。
实施例15:C 0.25、Si 0.65、Mn 1.60、Cr 0.50、Ni 1.10、Mo 0.40、余下是Fe。
实施例16:C 0.15、Si 1.65、Mn 2.60、Cr 0.20、Ni 2.10、Mo 0.80、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10
实施例17:C 0.45、Si 0.45、Mn 3.20、Cr 1.10、Ni 0.55、Mo 0.25、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例18:C 0.25、Si 0.65、Mn 1.60、Cr 0.50、Ni 1.10、Mo 0.40、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例19:C 0.25、Si 0.70、Mn 2.60、Cr 0.60、余下是Fe。
实施例20:C 0.65、Si 1.80、Mn 1.10、Cr 1.80、余下是Fe。
实施例21:C 0.45、Si 1.10、Mn 1.30、Cr 0.80、余下是Fe。
实施例22:C 0.25、Si 0.70、Mn 2.60、Cr 0.60、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例23:C 0.65、Si 1.80、Mn 1.10、Cr 1.80、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(Wt%);Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例24:C 0.45、Si 1.10、Mn 1.30、Cr 0.80、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例25:C 0.25、Si 1.45、Mn 0.55、Cr 0.90、Ni 2.60、Mo 1.90、余下是Fe。
实施例26:C 0.60、Si 2.30、Mn 2.30、Cr 2.60、Ni 1.10、Mo 0.60、余下是Fe。
实施例27:C 0.45、Si 1.95、Mn 1.55、Cr 1.50、Ni 1.60、Mo 1.60、余下是Fe。
实施例28:C 0.25、Si 1.45、Mn 0.55、Cr 0.90、Ni 2.60、Mo 1.90、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(Wt%)Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例29:C 0.60、Si 2.30、Mn 2.30、Cr 2.60、Ni 1.10、Mo 0.60、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例30:C 0.45、Si 1.95、Mn 1.55、Cr 1.50、Ni 1.60、Mo 1.60、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、B≤0.008、Re≤0.10。
实施例31:铁道辙叉专用超强高韧可焊接空冷鸿康贝体钢的制造工艺,按常规工艺冶炼、浇铸成钢锭,始段温度≤1350℃,终段温度≤1050℃。锻、轧后成材,或经加工奥氏体空冷。中低温回火后HRC≥90J/cm2,并具有良好的低温韧性。钢坯经锻造、加工、850℃~1000℃奥氏体化后空冷,≤650回火成材。
实施例32:本发明的最佳实施钢种如下表:
                       化学成分(Wt%)编号 C     Si    Mn    Cr    Ni    Mo    Ti    Re   B      余IA   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  Fe91   0.52  0.70  2.92  0.35  2.52  0.45        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 (7)

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(Wt%):C 0.10~0.65、Si≤2.65、Mn 0.50~3.20、Cr 0.20~2.80、Ni≤3.50、Mo≤2.00、余下是Fe。
2、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(Wt%):C 0.10~0.65、Si≤2.65、Mn 0.50~3.20、Cr 0.20~2.80、Ni≤3.50、Mo≤2.00、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(Wt%):Nb≤0.20、V≤0.20、Ti≤0.20、Re≤0.10、B≤0.008。
3、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(Wt%):C 0.15~0.65、Si 0.45~1.65、Mn 1.10~2.90、Cr 0.20~1.50、Ni 0.55~2.10、Mo 0.60~0.90、余下是Fe。
4、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(Wt%):C 0.15~0.45、Si 0.45~1.65、Mn 2.60~3.20、Cr 0.20~1.10、Ni 0.55~2.10、Mo 0.25~0.80、余下是Fe
5、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(Wt%):C 0.25~0.65、Si 0.70~1.80、Mn 1.10~2.60、Cr 0.60~1.80、余下是Fe
6、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(Wt%):C 0.25~0.60、Si 1.45~2.30、Mn 0.55~2.30、Cr 0.90~2.60、Ni 1.10~2.60、Mo 0.60~1.90、余下是Fe。
7、一种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始段温度≤1350℃,终段温度≤1050℃,锻、轧后成材;②钢坯经锻造、加工、850℃~1000℃奥氏体化后空冷,≤650回火成材。
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