[发明专利]一种辙叉心轨用贝氏体钢的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢的制备工艺。

背景技术

世界经济的发展，尤其是国内经济的快速发展，人口流动量和货物周转量急剧攀升，这就对承担着60％以上运输任务的铁路列车提出了更高的要求。我国为了适应国内经济快速发展的需要，在最近几年内先后进行了六次大提速，近期国家又确立了大力发展高速铁路的中长期战略目标和规划，然而，随着列车运行速度的提高，必将带来更大的惯性，产生更大的冲击和颠簸，为了保证高速列车的安全性和可靠性，这就对辙叉心轨提出了更高的要求。

国内现行辙叉为整铸型辙叉，即采用整体铸造的形式将心轨、翼轨、叉跟轨及其他部件铸造在一起，称为高锰钢辙叉，这种结构形式的高锰钢弊端是：

①化学成分匹配不合理、合金化效果差，如常用的ZGMn13的化学成分范围是：C 1.00～1.45；Mn 11.0～14.00；Si 0.30～1.00其余为少量元素如Cr、Mo、S、P等，这种成分配方所组成的材料，C含量较高，冲击性能差、强度低、抗疲劳性能差，不适应于该产品的工作环境。

②由于整铸型高锰钢辙叉结构形式复杂，其工艺决定了在浇注时钢液的流动性差异很大，结晶时差较大，必然造成其组织致密度很差，晶粒粗大无法消除，疏松、气孔、夹杂等铸造缺陷在所难免，这就必将造成其性能指标如强度、塑性、韧性、冲击、耐磨、疲劳等较低，导致使用寿命低。目前，平均使用寿命在1亿吨左右，这样的使用寿命给繁忙的铁路运输带来了一系列问题。

a、在正线铁路轨道，一般1年需更换2次，这样的频繁更换影响正常的铁路运输秩序，是造成列车晚点、列车暂停、也是运输拥挤的重要原因之一。

b、由于使用寿命低造成铁路建设和维护的成本加大，严重影响着铁路运输的经济效益和社会效益。

③由于整铸型高锰钢辙叉未经过电渣重熔(精炼)和锻造，性能离散度较大，且高锰钢辙叉制造过程中的不确定因素较多，造成其性能离散度较大，这种性能离散度常因局部缺陷造成非正常损坏，给铁路运输的可靠性和安全性产生极为不利的影响，甚至会造成事故隐患。

④整铸型高锰钢辙叉产品档次低，不适应我国铁路运输安全、高速、重载的需要：从我国铁路运输开始至今，高锰钢辙叉只是在成分、结构形式发生过变化，而铸态组织一直未变，这样的组织形态造成其产品档次仍然停留在原始状态，无法适应目前我国铁路运输安全、高速、重载的需要。

发明内容

本发明的目的在于提出一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢的制备工艺，该贝氏体钢克服现有技术中高锰钢的缺陷，更适应当今高速铁路的发展需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢的制备工艺，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.03％-0.05％，Si：0.3％-0.5％，Mn：1.8％-2.0％，P：≤0.007％，S：≤0.006％，N≤0.0040％，Mo：0.25％-0.45％，Ti：0.03％-0.05％，Cr：0.6％-0.8％，Ni：0.9％-1.1％，Cu：0.3％-0.5％，V：0.020％-0.040％，B：0.002％-0.004％，Als：0.01％-0.02％，其他为铁和不可避免杂质，所述制备方法包括如下步骤：

1）电炉冶炼，炉外精炼，并调整化学成分，使其满足上述范围，调整浇注温度浇注成坯；

2）电渣重熔，采用的渣系为氧化铝40％，氧化钙16％，氟化钙36％，氧化硅8％；渣量为80mm-100mm；浇注成铸锭；

3）锻造：将第2）步获得铸锭加热至1230-1250℃，保温2-4小时，然后进行模锻，终锻温度为930-950℃；

4）热处理：淬火加热温度为960-980℃，加热时间为2-3小时，水淬；一次回火加热温度为510-530℃，保温时间为2-3小时，出炉后水冷至室温；二次回火温度为200-230℃，保温时间为3-4小时，出炉后空冷至室温。

本发明中合金元素的作用为：

C：碳有很强的固溶强化作用，但是本发明为了获得优良的焊接性能及低温韧性而降低了含碳量，同时为能获得低碳贝氏体板条，而将含碳量定在0.03～0.05％。

Si：Si起到固溶强化作用，添加Si能提高强度，Si还有抑制渗碳体的析出，提高钢的回火温度的作用。

Mn：Mn在钢中起到固溶强化和提高淬透性的作用，控制Mn/C比可以改善钢的韧性。

B：B能明显抑制铁素体在奥氏体晶界的形核，可以在较大的冷速范围内都能获得贝氏体组织。