[其他]一种制造特级耐磨合金钢轨的方法

说明书

一种制造铁路用特级耐磨合金钢轨的方法，充分利用现有尘产工艺和设备，将含Ｃ０．６５－０．８２％，Ｓｉ０．８０－１．６５％，Ｍｎ１．１０－１．７０％，Ｖ０．０６－０．１５％的钢通过控制加热而生产出σｂ可达到１１６６兆帕的高强钢轨。由于不需采取其他热处理方法且加入元素价格低廉，因此生产成本低，工艺简单易于掌握，钢轨性能均匀。经使用证明其耐磨性能比中锰轨提高７．８倍，尤其适用于弯道铁路铺设使用。

本发明涉及一种制造铁路用强度为1078兆帕特级耐磨合金钢轨的方法。

钢轨是铁路上部建筑的主要构件之一。根据使用条件，钢轨必须具备足够的耐磨、耐压和耐疲劳性能。目前钢轨普遍存在的最严重的问题是材质不耐磨、不耐压，特别是使用在曲线上的钢轨，外线严重侧面磨损，内线轨头压宽，使轨距出现超差现象，不仅增加了维修工作量，而且影响行车安全。研究结果表明，钢轨的使用性能主要是随着强度的提高而得到改善，因此可以用提高强度的方法使钢轨承担更为严峻的工作条件。但是，由于抗拉强度为882兆帕级的碳锰钢轨的组织已经达到了共析组织，不能再提高钢轨的强度。

为此，国内外主要采用两种途径：一种是通过对钢轨的热处理以改善钢轨的性能。例如，日本昭55-125231特许公开提供了两种成分为C：0.55-0.85%，Si：0.50-1.20%，Mn：0.80-1.50%，Al：0.005-0.05%或C：0.55-0.85%，Si：0.50-1.20%，Mn：0.50-1.20%，Al：0.005-0.05%，Cr：0.20-0.90%，Nb：0.004-0.01%但Mn+Cr≤1.60%，经采取不同的热处理方法，使其轨头抗拉强度达到1176兆帕。美国专利4375995介绍“一种制造良好可焊性高强钢轨的方法”，也是采用调质处理，将含有C：0.65-0.85%，Si：0.5-1.20%，Mn：0.50-1.50%，Al：0.005-0.050%，Nb（或Ti）：0.004-0.050%，（或者另外含有Cr：0.20-0.90%但Mn+Cr＜1.6%），钢轨经淬火后，其淬硬层深度达10毫米以上，从而使强度达到1176兆帕。上述方法由于增加了热处理工艺，因此相应增加了设备和再加热中的能源，使其成本提高且工艺复杂化。

另一种途径是加入合金元素来进一步强化钢的组织。很多国家都结合本国资源研制了含有不同合金的特级耐磨钢轨。如美国《化学文摘》Vol.97（1982）第224页摘录加拿大《冶金季刊》（Vol.21，No.1，1982）第17页关于“对钢轨的耐用性日益需要”的文章中介绍的高强钢轨的成分是：C0.70-0.80%，Mn0.50-0.70%，Cr0.50-0.70%，Mo0.21-0.26%，V0.08-0.12%。在1972年伦敦钢轨钢会议论文中提到西德克虏伯钢铁公司研制了一种铬锰特级钢制造的新型钢轨，其成份为：C0.65-0.80%，Si0.30-0.90%，Mn0.80-1.30%，Cr0.70-1.20%。英、法、苏等国亦均以铬为主再添加其他锰、钼、钒等元素，国外几乎凡不含铬而又未经热处理的钢轨，其强度均达不到1078兆帕。

实践证明，含铬、钼、钒的特级耐磨钢轨是成功的，这对于美、苏等铬资源丰富的国家是适合的，钼的价格昂贵，我国铬的资源缺乏，使钢轨的成本增加较多。

众所周知，硅是资源最丰富而且价格最低廉的元素，锰的价格也比较便宜，因此采用硅、锰作为加入元素是一种适合国情的选择。

随着铁路货运强度的增加，要求车量的轴重和行车速度必需与之相适应，尤其在小半径曲线地段急需铺设特级耐磨合金钢轨。

本发明的目的在于提供一种化学成分资源丰富，制造成本低而综合性能好，极限强度可达到1078兆帕以上的特级耐磨合金钢轨的生产工艺方法。

本发明钢轨的化学成分按重量百分数含量为：C0.65-0.82%，Mn1.10-1.70%，Si0.60-1.65%，V0.06-0.15%，P、S≤0.04%，其余为铁和杂质。其中以C0.72-0.80%，Mn1.20-1.55%，Si1.20-1.45%，V0.08-0.12%为好。优先推荐的最佳配比为：C0.76%，Mn1.38%，Si1.25%，V0.10%，P、S≤0.04%。