[发明专利]一种高稳定性贝氏体辙叉用钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高稳定性贝氏体辙叉用钢及其制备方法，其化学成分为：C：0.15‑0.50wt％；Mn：1.00‑2.80wt％；Cr：0.50‑2.00wt％；Mo：0.15‑1.50wt％；Ni：0.15‑1.50wt％；Si：0.50‑2.0wt％；S：0.001‑0.01wt％；P：0.001‑0.1wt％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。制备方法为：冶炼：按通用冶炼方法，由转炉或电炉冶炼钢水以及LF或VD炉精炼；铸造：对上述冶炼好的钢进行连铸；锻造：将上述得到的铸坯进行轧制和锻压处理，锻压成型获得辙叉用钢后，空冷至室温；热处理：对上述得到的辙叉用钢进行深冷处理，然后再进行一次回火处理。本申请所采用深冷加回火处理工艺，可进一步提高显微组织的稳定性，从而提高本申请用贝氏体辙叉用钢的综合性能，并有效延长辙叉的服役寿命，降低运行维护成本。

技术领域

本发明涉及铁路装备中辙叉制造的技术领域，特别提供一种高稳定性贝氏体辙叉用钢及其制备方法。

背景技术

铁路货运朝着速度提高、载重增加方向发展，对线路上的辙叉综合性能要求越来越高。辙叉作为钢轨线路系统中重要的基础部件和组成部分，其性能和稳定性关乎列车的运行安全。在服役过程中，辙叉，尤其是辙叉部位承受交变应力和冲击载荷，因而要求其材质具有高强度，高冲击韧性以及良好的抗磨损和抗接触疲劳性能。

由于速度的提高，载重的进一步增加，目前我国货运铁路上主要使用的高锰钢辙叉在服役中出现了失效频率增加，使用寿命缩短等问题，因而大幅度增加了线路维护的成本和费用。而合适的贝氏体组织因具有优良的抗接触疲劳和耐磨性能，使其成为铁路用辙叉用钢有希望的潜在替代材料之一。

目前国内已有多项与贝氏体辙叉用钢相关的申请和授权专利。“铁路辙叉专用含钨贝氏体锻钢”(申请号CN200610012673.4)、“全贝氏体钢辙叉及其制造方法”(申请号CN201210422455.3)、“一种高强度、长寿命贝氏体铁路辙叉用扁钢及其生产方法”(申请号CN201810610546.7)等申请的贝氏体辙叉用钢，其主要通过V、W或Nb等进行微合金化处理，然后进行常规的等温或正火+回火热处理获得辙叉用钢，其显微组织为无碳化物贝氏体和残余奥氏体。另外，“一种稀土处理的铁路辙叉专用贝氏体/马氏体钢”(申请号CN201310327290.6)、“铁路辙叉用高碳超高硅贝氏体钢及其制备方法”(申请号CN201610093359.7)，其显微组织为贝氏体/马氏体组织和残余奥氏体复相组织。根据前期大量相关文献研究工作，上述相关专利申请的贝氏体辙叉用钢显微组织中的残余奥氏体同时具有膜状和块状两种存在形态，相对而言，块状残余奥氏体的稳定性较差，在服役过程中，其可能发生转变形成生马氏体，进而不利于综合性能的稳定和增加剥离掉块的风险。可见，若能进一步提高残余奥氏体的稳定性，将起到稳定辙叉用钢的显微组织，这对有效提高辙叉用钢的服役寿命将具有重要意义。

因此，本发明申请公开了一种高稳定性贝氏体辙叉用钢及其制备方法，旨在针对合适的成分和工艺下制备的、显微组织主要为贝氏体并包含部分残余奥氏体在内的贝氏体辙叉用钢，利用深冷处理，消除显微组织中不稳定的块状残余奥氏体，并通过后续的回火处理进一步稳定显微组织，从而起到显著提高贝氏体辙叉用钢的稳定性，进而保证其良好的抗冲击韧性和抗接触疲劳性能，增加其服役寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高稳定性贝氏体辙叉用钢及其制备方法，即延迟辙叉使用寿命的化学成分及相应匹配的生产处理工艺，以进一步提高稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高稳定性贝氏体辙叉用钢，其化学成分为：C：0.15-0.50wt％；Mn：1.00-2.80wt％；Cr：0.50-2.00wt％；Mo：0.15-1.50wt％；Ni：0.15-1.50wt％；Si：0.50-2.0wt％；S：0.001-0.01wt％；P：0.001-0.1wt％；其余为Fe及不可避免的杂质元素。

进一步地，其中(Ni+Mo)≥0.9wt％。