[发明专利]钢轨焊接接头的热处理方法

说明书

本发明公开了一种钢轨焊接接头的热处理方法，属于钢轨焊接技术领域。本发明为了解决钢轨在线路服役过程中因焊接区域硬度偏低或接头微观组织异常而导致的钢轨焊接接头“鞍型”磨耗及早期疲劳断裂的技术问题，提供了一种钢轨闪光焊接头的热处理方法，将钢轨焊接接头依次进行第一冷却阶段、第二冷却阶段和第三冷却阶段，并控制每个阶段的冷却速度和温度，从而使钢轨焊接接头金相组织中百分含量≤1.0％，改善钢轨在线路服役过程中因焊接区域硬度偏低或接头微观组织异常而导致的钢轨焊接接头“鞍型”磨耗及早期疲劳断裂，同时保证钢轨接头疲劳寿命达到280万次以上。

技术领域

本发明属于钢轨焊接技术领域，具体涉及一种钢轨焊接接头的热处理方法。

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，关于过共析钢钢轨与共析钢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。

CN201810720765.0、CN201810708275.9等公开了关于过共析钢轨和共析钢轨焊接而成的钢轨焊接接头的热处理方法。例如CN201810720765.0中，钢轨焊接接头的热处理方法包括以下步骤：将焊接得到的待冷却的钢轨焊接接头在第一冷却速度下进行第一阶段冷却，以使钢轨焊接接头的轨头表层温度降至650～720℃，接着使钢轨焊接接头在第二冷却速度下进行第二阶段冷却，以使钢轨焊接接头的轨头表层温度降至220～280℃，最后使钢轨焊接接头在第三冷却速度下进行第三阶段冷却，以使钢轨焊接接头的轨头表层温度降至10～30℃。但该方法并不能解决钢轨接头的疲劳寿命问题。

发明内容

本发明的目的是为了弥补现有钢轨焊后热处理技术中经焊后空冷或焊后热处理后仍存在的轨头踏面纵向硬度偏低的问题，提供一种钢轨焊接接头的热处理方法，该方法能够将钢轨焊接接头的金相组织及纵向硬度控制在合理范围内，从而有助于改善钢轨服役过程中因焊接区域硬度偏低而导致的“马鞍型”磨耗，保证耐磨性能和韧性，延长钢轨使用寿命及保证铁路运行安全。