[发明专利]一种共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法

说明书

本发明公开了一种共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法，涉及铁路钢轨制造技术领域，提供一种成本较低且处理后焊接接头机械性能良好的焊接接头热处理方法。该方法包括依次进行的以下步骤：A、将温度为1000～1400℃的焊接接头进行第一阶段冷却，使焊接接头表面温度降低至650～720℃，第一阶段冷却为空冷，冷却速度为5.0～9.0℃/s；B、将焊接接头进行第二阶段冷却，使焊接接头表面温度降低至170～230℃，第二阶段冷却为采用仿型冷却装置进行的冷却，冷却速度为1.5～2.5℃/s；C、将焊接接头进行第三阶段冷却，使焊接接头表面温度降低至10～30℃，第三阶段冷却为采用仿型冷却装置进行的冷却，冷却速度为0.05～0.50℃/s。

技术领域

本发明涉及铁路钢轨制造技术领域，尤其涉及一种共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法。

背景技术

目前，国内外重载铁路线路多采用共析珠光体钢轨，此类钢轨的含碳量通常在0.72～0.82％重量范围内，金相组织为珠光体，具有强韧性匹配良好，综合力学性能指标适中等特点。随着铁路的快速发展，大轴重重载线路对钢轨服役性能提出了更高要求。由于传统珠光体钢轨的综合力学性能与焊接性能几乎发展到了极限，在此情形下，强度等级更高，兼顾良好耐磨损性能及接触疲劳等综合性能的过共析钢轨应运而生，此类钢轨的含碳量通常在0.90～1.10％重量范围内，金相组织为珠光体+少量二次渗碳体。现阶段，钢轨移动闪光焊已成为国内外铁路施工现场的主流钢轨在线焊接技术，而对于强度等级与材质均不相同的两种钢轨，母材性能之间的差异给其焊接带来了巨大挑战。同时，钢轨受焊接热循环作用后，焊接区域的淬硬层消失并在焊缝两侧形成宽度较大的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度低于钢轨母材。钢轨在线路服役过程中，易优先在焊接接头的轨头踏面形成“鞍型”磨耗，不仅增加了轮轨冲击，还严重影响到钢轨使用寿命，甚至危及行车安全。因而，如何恢复钢轨因焊接而降低的力学性能就成了钢轨得以应用的前提。

目前，关于过共析钢轨与共析钢轨焊接及焊后热处理工艺研究的报道和文献资料还相对较少。CN201610909362.1公开了一种过共析钢轨和PG4热处理共析珠光体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，该方法包括将焊接得到的待冷却的钢轨焊接接头进行第一冷却至400℃以下，然后将第一冷却后的钢轨焊接接头加热至860～930℃，随后进行第二冷却至钢轨焊接接头的踏面温度为410～450℃。采用该方法获得的异种钢轨焊接接头可满足国内现行铁道行业标准TB/T1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》中对于疲劳、拉伸、冲击以及静弯试验的测试要求。但上述发明中涉及到了钢轨焊后正火热处理过程，需要采用钢轨焊后热处理设备对钢轨焊接接头进行局部加热，不仅操作与实施过程复杂，而且成本偏高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种成本较低且处理后焊接接头机械性能良好的共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法。

为解决上述问题采用的技术方案是：共析钢轨与过共析钢轨焊接接头热处理方法包括依次进行的以下步骤：

A、将共析珠光体钢轨和过共析钢轨焊接形成的温度为1000～1400℃的焊接接头进行第一阶段冷却，使焊接接头表面温度降低至650～720℃，第一阶段冷却为空气中自然冷却，冷却速度为5.0～9.0℃/s；

B、将焊接接头进行第二阶段冷却，使焊接接头表面温度降低至170～230℃，第二阶段冷却为采用仿型冷却装置进行的冷却，仿型冷却装置对焊接接头喷射压缩空气或水雾混合气，冷却速度为1.5～2.5℃/s；

C、将焊接接头进行第三阶段冷却，使焊接接头表面温度降低至10～30℃，第三阶段冷却为采用仿型冷却装置进行的冷却，仿型冷却装置对焊接接头喷射压缩空气或水雾混合气，冷却速度为0.05～0.50℃/s。

进一步的是：步骤B中，仿型冷却装置距离焊接接头20～50mm；冷却装置所喷射出的压缩空气或水雾混合气的压为0.40～0.80MPa。