[发明专利]一种合金化高锰钢辙叉及其制造工艺

说明书

本发明公开了一种合金化高锰钢辙叉及其制造工艺，该辙叉的化学组成(wt％)为：C：0.95～1.35、Mn：11.0～14.0、Cr：0.2～1.0、Mo：0.2～1.2、V：0.05～0.35、Si：0.3～0.8、Ni：0.002～1.5、Re：0.001～0.05、Mg：0.001～0.005、P：≦0.045、S：≦0.03，其余为Fe。本发明制备的合金化高锰钢辙叉，晶粒尺寸比普通高锰钢辙叉细化1～2级，可提高高锰钢辙叉韧性，减小裂纹扩展速率，提高使用寿命。

技术领域

本发明属于高锰钢辙叉制备技术领域，具体涉及一种合金化高锰钢辙叉及其制造工艺。

背景技术

ZGMn13已广泛用于铁路辙叉技术领域，但随着现代高速、重载铁路的发展，传统的高锰钢辙叉已不能很好地满足实际使用要求。利用合金化提高高锰钢辙叉力学性能以提高辙叉使用寿命是铁路辙叉用高锰钢发展的重要方向，例如美国发明了一种利用细小碳氮化合物提高辙叉力学性能的Ni、V、Ti微合金化高锰钢，使辙叉使用寿命得到显著提高。这种微合金化高锰钢的成分(wt％)为：Mn11.0-24.0、C1.0-1.4、Si≥1、Cr≥1.9、Ni≥0.25、Mo≥1.0、Al≥0.2、Cu≥0.25、杂质P≤0.07、S≤0.06、微合金Ti、Nb、V的加入量分别约为0.020～0.070，N大约为0.001-0.01，并且微合金化元素Ti+Nb+V+N的总和不小于0.05％，不超过0.22％。加拿大通过向高锰钢中加入V以提高其力学性能，高锰钢的硬度随V含量的增加而增高，耐磨性能在V含量为2％时最佳，其耐磨性达到普通高锰钢的5倍。欧洲标准的辙叉用高锰钢成分(wt％)为：C0.95-1.3、Si≤0.65、Mn11.5-14、Ni≤1.75、Mo≤0.75、Cr≤0.5、Cu≤0.3、Al≤0.045、P≤0.05、S≤0.03。合金元素的增加可以显著提高高锰钢的屈服强度，但合金元素的加入会加重偏析，较多的Cr容易导致网状碳化物产生，V、Cr、Mo等碳化物形成元素也容易导致过热碳化物及未溶碳化物的产生，因此其含量必须进行优化和控制。

我国对铁路辙叉用高锰钢开展过加V合金化处理的研究，在高锰钢成分的基础上加入V、Ti等进行合金化，其目的是为了细化晶粒，提高高锰钢强度，从而提高使用寿命。但在实际生产中依靠V、Ti细化奥氏体晶粒以提高强度的效果并不显著。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种合金化高锰钢辙叉及其制造工艺。

本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种合金化高锰钢辙叉，所述合金化高锰钢辙叉的化学组成(wt％)为：C：0.95～1.35、Mn：11.0～14.0、Cr：0.2～1.0、Mo：0.2～1.2、V：0.05～0.35、Si：0.3～0.8、Ni：0.002～1.5、Re：0.001～0.05、Mg：0.001～0.005、P：≦0.045、S：≦0.03，其余为Fe。

本发明的另一个实施例还提供了一种合金化高锰钢辙叉的制造工艺，包括以下步骤：

步骤1：冶炼钢水：向电弧炉中加入废铁进行冶炼，在氧化期加入Mo铁，在还原期后期加入Mn铁、Cr铁、V铁、工业纯Ni，在出钢前加入稀土；并对各成分的含量进行调控；

步骤2：待钢水炉前成分检验合格后调控钢液温度，并进行浇铸，得到成型的铸造合金化高锰钢辙叉；

步骤3：对铸造合金化高锰钢辙叉进行预热处理；

步骤4：对预热后的铸造合金化高锰钢辙叉进行水韧处理，得到奥氏体组织的合金化高锰钢辙叉；

步骤5：对奥氏体组织的合金化高锰钢辙叉进行时效处理，完成合金化高锰钢辙叉的制造。

在本发明的一个实施例中，合金化高锰钢辙叉的出钢温度为1460～

1600℃，浇铸温度为1400～1500℃。