[发明专利]抗氯离子腐蚀的钢轨及制备方法

说明书

本发明公开了一种抗氯离子腐蚀的钢轨及制备方法，按重量百分比包括C:0.66％～0.76％、Si:0.53％～0.73％、Mn:0.9％～1.7％、P≤0.012％、S≤0.005％、Nb:0.020％～0.030％、Als≤0.003％、Cr:1.2％～2.2％、Cu:2％～4％、Co:0.40％～0.65％、H≤0.00006％、O≤0.0006％，其余为Fe和杂质元素。通过控制夹杂物形状和在轧制成钢轨轨在钢轨表层生成一层致密的阻隔层，阻止氯离子对钢轨造成腐蚀；当钢轨在氯离子含量较高(2.2～3.5％)的环境下服役时，其相对耐蚀性能较我国铁路使用的U75V钢轨和U71Mn钢轨提高到4倍以上。

技术领域

本发明属于金属材料生产技术领域，具体涉及一种抗氯离子腐蚀的钢轨及制备方法。

背景技术

随着我国铁路的高速建设和发展，铁路历程越来越多，铁路建设的环境也越来越复杂。近海地区、海底隧道等铁路建设量越来越大，由于临近海岸线，海水中的氯离子在降雨或者伴随潮湿海洋大气中沉降到钢轨上；在海底隧道内(如广深港高铁狮子洋隧道)由于海水渗透，列车运行时将海水带到钢轨上，海水中的氯离子(氯离子含量约3.5％)长期富集在钢轨表面，造成钢轨腐蚀严重，氯离子造成的钢轨腐蚀速率是在内陆乡村大气环境中的数倍，大幅度降低了钢轨寿命。同时，由于氯离子的腐蚀造成钢轨腰部厚度迅速减薄，大大降低了钢轨的对列车运行时的支撑强度，很容易发生钢轨断裂的事故，给列车运行带来极大的安全隐患。由于钢轨腐蚀严重，增加了钢轨的养护和检查成本，缩短钢轨更换周期，给铁路行业造成大量人力和维护成本压力。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能在钢轨表层生成一层致密阻隔层阻止氯离子对钢轨造成腐蚀的抗氯离子腐蚀的钢轨及制备方法。

为实现上述目的，本发明所设计的抗氯离子腐蚀的钢轨，其组分按重量百分比包括C:0.66％～0.76％、Si:0.53％～0.73％、 Mn:0.9％～1.7％、P≤0.012％、S≤0.005％、Nb:0.020％～0.030％、Als ≤0.003％、Cr:1.2％～2.2％、Cu:2％～4％、Co:0.40％～0.65％、H≤ 0.00006％、O≤0.0006％，其余为Fe和杂质元素。

进一步地，所述C含量为0.73～0.7％。

进一步地，所述Si含量为0.58～0.72％。

进一步地，所述Mn含量为0.91～1.36％。

进一步地，所述Nb含量为0.022～0.028％。

进一步地，所述Cr含量为1.78～2.15％。

进一步地，所述Cu含量为3.1～3.8％。

进一步地，所述Co含量为0.51～0.64％。

钢轨钢中添加了Cr:1.2～2.2％、Cu:2～4％元素，促使钢轨表面形成一层保护膜，组织了氧与钢轨基体铁的结合，但是由于在含氯离子环境下，氯离子或破坏Cr和Cu在钢轨表面形成的保护膜，添加 Co:0.40～0.65％可以大幅提高Cr和Cu在钢轨表面形成的保护膜的致密度，阻止氯离子破坏钢轨表层的保护膜。

严格控制钢中S、O含量含量和H，将S含量降低到S≤0.005％、 O≤0.0006％是为了减少钢轨中的硫化物夹杂和氧化物夹杂，硫化物夹杂、氧化物夹杂和钢轨基体存在这界面，这些界面正好是腐蚀发生的源泉，因此减少S、O含量含量就降低了腐蚀发生的原始地点，提高钢轨的耐蚀性。降低钢中O含量含量和H的方法是通过RH真空脱氢、氧处理：采用低真空度，压力≤40Pa的处理时间大于等于 20min。

还提供一种如上述所述抗氯离子腐蚀钢轨的制备方法如下：

1)进行铁水深脱硫，采用转炉冶炼，并控制出钢温度在 1660～1670℃；