[发明专利]贝氏体钢轨与共析珠光体钢轨焊接接头的热处理方法

说明书

本发明公开了一种贝氏体钢轨与共析珠光体钢轨焊接接头的热处理方法，属于钢轨焊后热处理技术领域。本发明提供了一种成本低且热处理后焊接接头力学性能良好的贝氏体钢轨与共析珠光体钢轨焊接接头的热处理方法，包括：将焊接接头进行第一冷却至720～760℃；然后进行第二冷却至350～400℃；再进行第三冷却至100～180℃；随后进行回火热处理；最后自然冷却至室温。本发明方法能够改善钢轨在线路服役过程中因焊接区域硬度偏低而导致的钢轨焊接接头“鞍型”磨耗，钢轨焊接热影响区无明显马氏体迹象，同时接头韧性良好，有助于保证铁路运行安全。

技术领域

本发明属于钢轨焊后热处理技术领域，具体涉及一种贝氏体钢轨与共析珠光体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抗接触疲劳性能的贝氏体钢轨应运而生，此类钢轨的含碳量通常在0.20～0.30％重量范围内，金相组织为贝氏体+少量马氏体(或马奥岛)和残余奥氏体组成的复相组织。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。此外，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。

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。

201210394058.X公开了一种贝氏体钢轨的热处理方法，该方法包括将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460-490℃；将钢轨以2.0-4.0℃/s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250-290℃；使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300℃以上；将钢轨置于炉膛温度为300-350℃的加热炉内回火处理2-6h；将钢轨空冷至室温。该发明的目的是为了获得综合力学性能良好的贝氏体钢轨，属于钢轨生产热处理工艺，并不适合于贝氏体与珠光体钢轨焊接接头的焊后热处理。

201810480790.6公开了一种贝氏体焊接接头焊后热处理方法，该方法具体为将焊接得到的待冷却接头踏面表面温度冷却到850～500℃的温度区间后对接头的轨头部分进行风冷，当踏面表面温度冷却至270～210℃后结束风冷，让接头自然冷却至室温。该发明是在贝氏体钢轨完成焊接后直接对接头实施风冷，钢轨焊后无加热过程，热处理效果有待商榷。

CN201410135909.8公开了贝氏体钢轨焊接接头的热处理方法并对钢轨接头热处理原理进行了介绍，焊后热处理过程中需将钢轨接头加热至奥氏体化温度以上，以压缩空气为冷却介质对焊接区域实施快速冷却，以恢复钢轨因焊接而降低的力学性能；但该方法中并未对贝氏体焊接接头冲击韧性具体数值进行描述，且其适用对象为具有相同材质的贝氏体钢轨，并不适用于贝氏体钢轨和共析珠光体钢轨焊接形成的异种接头。