[发明专利]一种优化钢轨焊接接头显微组织的方法

说明书

本发明涉及钢轨焊接领域，具体涉及一种优化钢轨接头显微组织的方法。所述方法包括以下步骤：步骤一：使用加速冷却装置，采用压缩空气为冷却介质，对闪光焊接得到的待冷却的焊接接头轨腰部位进行加速冷却，在冷却的同时对焊接接头轨腰焊缝中心位置进行测温并监控温度；步骤二：当轨腰焊缝中心位置温度下降至预设温度时，停止加速冷却，然后将焊接接头置于空气中自然冷却至室温；其中，所述钢轨为含碳量为0.6‑0.9重量％的珠光体钢轨。该方法利用钢轨焊接接头的余热，无需将接头重新加热，可以有效的确保珠光体钢轨闪光焊接头中晶间渗碳体等异常组织正常，并同时保证接头硬度及静弯等性能满足使用需求。

技术领域

本发明涉及钢轨焊接领域，具体涉及一种优化钢轨接头显微组织的方法。

背景技术

随着无缝线路技术在客运、货运以及高速、重载等铁路建设在世界范围内的快速发展，钢轨接头的质量越来越引起相关部门的重视。铁道线路作为列车运行的直接载体，其质量的可靠性是列车安全运行的关键。钢轨闪光焊接头属于整个线路的薄弱环节，其质量的好坏可直接影响铁路的安全性，而钢轨接头的显微组织则直接决定了接头的使用性能。

目前，国内外主流的钢轨均为珠光体钢轨。所有现行适用于珠光体钢轨闪光焊接标准和企业技术条件中，对接头显微组织均做出了具体的规定。中国铁道行业标准系列标准TB/T 1632.2-2014《钢轨焊接第2部分：闪光焊接》中规定钢轨接头焊缝和热影响区的显微组织应为珠光体，可出现少量的铁素体，不应有马氏体或贝氏体等有害组织；美国铁路工程协会标准(AMEMA)中规定，钢轨接头焊缝和热影响区希望为100％的珠光体组织，一旦接头产生了未回火的马氏体组织，会影响静弯试验的结果；欧标BS EN 14587-3:2012,Railway applications-Track-Flash butt welding of rails.Part 3:Welding inassociation with crossing construction标准中规定，采用光学显微镜在100×的放大倍数下进行观察，不能出现具有脆化迹象的针状碳化物及晶间连续网状的碳化物，允许出现颗粒状的马氏体组织；澳标AS1085.20-2012,Railway track material Part20：Weldingof steel rail标准中规定，钢轨接头显微组织应为基本上没有晶间渗碳体和未回火马氏体的珠光体组织，如果能满足其他试验的要求，允许存在少量马氏体；多家国外知名重载线路的技术条件中，也明确规定钢轨接头中允许出现的晶间碳化物的位置和尺寸。

从以上标准和技术条件不难看出，世界各国对珠光体钢轨闪光焊接头晶间渗碳体组织的形态以及含量要求极高，甚至严于对马氏体、贝氏体等有害组织的允许范畴。如何通过焊接工艺以及焊后处理工艺来抑制或消除珠光体钢轨焊接接头晶间碳化物组织的析出，是获得优质珠光体钢轨闪光焊接头的重要因素。

晶间渗碳体即沿晶粒边界分布的在晶粒之间的渗碳体。渗碳体是铁与碳的间隙化合物Fe₃C，含碳量为6.99％。渗碳体属于正交晶系，晶体结构十分复杂，晶胞中含有12个铁原子和4个碳原子。渗碳体具有很高的硬度，约为800HBW，但塑性很差，伸长率接近于零。渗碳体于低温下具有一定的铁磁性，但是在230℃是渗碳体的磁性转变温度。根据理论计算，渗碳体的熔点为1227℃。具有复杂结构的渗碳体是钢中最常见且非常重要的碳化物，也是钢铁中析出相之一。无论作为共析或共晶转变的产物，渗碳体在钢中的存在形式与存在状态(如Fe和C的价态变化、Fe₃C晶态与非晶态、几何形状、尺寸、数量和分布)都会直接影响钢铁的性能。根据其析出位置，可将渗碳体分为从液体相中析出的一次渗碳体、从奥氏体中析出的二次渗碳体和从铁素体中析出的三次渗碳体。一次渗碳体呈白色条带状分布在莱氏体之间；二次渗碳体通常沿原始奥氏体晶界析出，当奥氏体转变成珠光体后，二次渗碳体便呈连续网状分布在珠光体的边界上；三次渗碳体分布在铁素体晶界上，但因量少、极分散，一般看不到。