[发明专利]一种贝氏体钢轨件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种贝氏体钢的制造方法、该贝氏体钢以及由该贝氏体钢制成的钢轨件。

背景技术

随着铁路运输事业向高速、重载方向的不断发展，对钢轨及道岔的性能也相应提出了越来越高的要求。铁路作为运输的大动脉，在我国，铁路里程的增长不能满足经济高速增长的需求，因此需要提高列车速度和增加载重来提高运力，致使现有铁轨由于超负荷的运力导致换轨频繁，线路检查负担加剧，尤其在曲线、重载线路中，有的钢轨使用仅半年就因磨损加剧而换掉，不但造成了资源的巨大浪费，而且影响了铁路正常运输。

目前，国内外钢轨的用材基本上是珠光体钢，提高其性能主要是通过合金化或表面淬火手段，可将其强度提高至1150-1250MPa。理论和实践证明，这一强度指标已接近珠光体钢的极限，更为重要的是，无法从根本上解决冲击韧性偏低(约8J/cm或更低)的问题。

目前我国钢轨生产钢种主要有880MPa级的U71Mn和980MPa级的U75V二种，其轨腰冲击韧性值低于8J/cm。为了提高钢轨的耐磨性，还将一部分钢轨进行轨头热处理(欠速淬火)使用。一方面钢轨品种短缺，另一方面其使用寿命短，是致使换轨频繁的内在原因。这就迫使钢轨工作者去研究、开发新的替代钢种，以改变这种状况。

众所周知，钢的珠光体组织强度低、韧性好(与马氏体相比)，马氏体组织强度高韧性低，易脆断，而贝氏体组织由于其转变温度介于珠光体和马氏体之间，金相为复相组织，具有良好的强韧性。因此贝氏体钢轨的使用性能极佳，其较高的强度增强了钢轨的耐磨性，从而会使钢轨的使用寿命大大提高。因此，贝氏体在钢轨上得到了越来越广泛的应用。

授权公告号为CN101921971A的中国专利公开了一种曲线和重载钢轨用贝氏体钢和贝氏体钢轨及其生产方法，其中，曲线和重载贝氏体钢轨的生产方法包括以下过程：(1)冶炼：依次经过转炉冶炼-钢包精炼-真空处理-连铸，得到含有下述重量百分含量化学元素的贝氏体钢坯：C 0.16-0.25，Si 0.70-1.20，Mn 2.10-2.40，P≤0.025，S≤0.015，Cr 0.6-1.2，Mo 0.15-0.40，Ni 0-0.7，其余为Fe和杂质；(2)热轧：贝氏体钢坯经过热轧，得到热轧贝氏体钢轨；(3)热处理：热轧后的钢轨进行整体热处理，热处理是先加热到880～920℃并保温1-3小时，然后以10-20℃/分钟的速度风冷冷却到350～300℃，再自然冷却到室温，最后经200-350℃保温4～8小时进行时效处理。在上述生产过程中，经过热轧的贝氏体钢坯先冷却至一定温度，再将贝氏体钢坯加热至880～920℃进行热处理，这种生产方法存在以下几点缺陷：热处理过程非常消耗能源，整个生产周期长，同时，贝氏体钢的力学性能还有待提高；另外，在冷却过程中，贝氏体钢坯的脚部接触冷床，因此，脚部与头部之间的冷却速度存在差异，将影响钢坯整体的冷却效果，甚至导致钢坯发生变形，或者生成其他的晶相组织。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节省能源、生产周期短、不发生变形的贝氏体钢轨件的制造方法。

本发明提供的技术方案为：

一种贝氏体钢轨件的制造方法，包括以下步骤：

步骤一、对贝氏体钢坯进行热轧处理，终轧温度为880～930℃，按重量百分比计，所述贝氏体钢坯包含：C 0.16～0.25％，Si 0.70～1.20％，Mn2.10～2.40％，P≤0.025％，S≤0.015％，Cr 0.6～1.2％，Mo 0.15～0.40％，Ni0～0.7％，其余为Fe和杂质；

步骤二、利用冷却装置对贝氏体钢坯进行冷却处理，所述冷却装置包括两个通气管道，两个通气管道分别设置在所述贝氏体钢坯的两侧，平行于所述贝氏体钢坯的延伸方向，任一个通气管道的横截面具有与所述贝氏体钢坯的半外轮廓一致的形状，所述贝氏体钢坯的半外轮廓为以所述贝氏体钢坯的对称面分割所述贝氏体钢坯所得到的部分，且任一个通气管道与所述贝氏体钢轨之间保持宽度为0～1mm的间隙，任一个通气管道的头部设置有沿该通气管道的长度方向均匀分布的若干进气口，任一个通气管道的尾部设置有沿该通气管道的长度方向均匀分布的若干出气口，一个进气口和一个出气口位于贝氏体钢坯的一个横截面上，同时向两个通气管道的所有的进气口通入空气，将处于所述终轧温度的贝氏体钢坯连续冷却至设定温度T，停止冷却，所述设定温度T为226℃≤T≤300℃，冷却速度V为0.56℃/s＜V≤1.5℃/s，得到贝氏体钢轨件，所述贝氏体钢轨件含有贝氏体组织，剩余为马氏体组织