[发明专利]一种过共析钢轨及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料热处理领域，公开了一种过共析钢轨及其制备方法。该方法包括：(1)采用高压水枪对钢坯进行喷射，喷射压力为20‑30MPa，喷射角度为40‑50°，然后将钢坯轧制成小断面钢坯，接着将小断面钢坯轧制成钢轨；(2)利用步骤(1)得到的钢轨的余热进行加速冷却，得到过共析钢轨；其中，在步骤(1)中，在小断面钢坯轧制成钢轨的过程中，每次轧制前对钢坯喷洒重油、石墨和水的混合物。该方法制备的过共析钢轨尺寸精度不超过±0.5mm，钢轨凹坑深度≤0.5mm，抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥10％，适宜机车速度≥120km/h、年运量≥1亿吨的高速重载线路使用。

技术领域

本发明涉及金属材料热处理领域，具体涉及一种过共析钢轨及其制备方 法。

背景技术

铁路依据运行方式，分为客运专线铁路、客货混运和重载货运专线铁路 运输模式。客运专线铁路运行速率通常≥160km/m，重载货运专线铁路运行 速率通常≤80km/m。客运专线铁路所需钢轨具有高尺寸精度和高表面质量， 强度指标较低。重载货运铁路钢轨需具有高强高韧钢轨质量，由于运行速率 较低，通常对尺寸和表面质量的要求也较为宽泛。

国内外重载铁路逐渐向大轴重、高密度的铁路运输模式发展。国际上， 澳大利亚等重载线路客户在采购钢轨时，指定采购踏面硬度达到420HB以 上的钢轨。随着我国经济的不断提高，铁路货运量的不断提高，机车速度 ≥120km/h、年运量≥1亿吨的高速重载铁路得到用户的关注。现有全珠光体 类钢轨唯有采用合金化+控轧+控冷等特殊生产工艺，踏面硬度最高仅能达到 430HB左右。因此，国内外重载线路重点关注于过共析钢轨。过共析钢轨由 于碳含量增加，组织内析出一定的二次渗碳体，提高了钢轨的耐磨性能，其 踏面硬度最高达到460HB。但现有过共析钢轨均采用碳素小断面轧制，组织 析出的二次渗碳体降低了钢轨的韧塑性，导致现有过共析钢轨在打磨困难的 情况下，极易出现接触疲劳掉块，严重影响线路运行效率和行车安全。因此， 现有小断面轧制的普通碳素过共析钢轨难以满足国内外重载线路的发展需 求，亟需一种高强高韧耐磨抗接触疲劳掉块过共析钢轨的生产方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的过共析钢轨易出现接触疲劳 掉块的问题，提供一种过共析钢轨及其制备方法，该方法采用重油石墨水混 合润滑轧制，保证了过共析钢轨表面碳含量的渗入，又保证了过共析钢轨高 精度和高表面质量的要求，制备得到的过共析钢轨尺寸精度不超过±0.5mm， 钢轨凹坑深度≤0.5mm，抗拉强度≥1400MPa，延伸率≥10％，适宜机车速度 ≥120km/h、年运量≥1亿吨的高速重载线路使用。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种过共析钢轨的制备方法，该 方法包括以下步骤：

(1)采用高压水枪对钢坯进行喷射，喷射压力为20-30MPa，喷射角度 为40-50°，然后将钢坯轧制成小断面钢坯，接着将小断面钢坯轧制成钢轨；

(2)利用步骤(1)得到的钢轨的余热进行加速冷却，得到过共析钢轨；

其中，在步骤(1)中，在小断面钢坯轧制成钢轨的过程中，每次轧制 前对钢坯喷洒重油、石墨和水的混合物，所述重油、石墨和水的质量比为 1:1-3:1-7。

优选地，在步骤(1)中，所述钢坯的制备方法包括转炉冶炼、LF精炼、 RH真空处理、保护浇铸、冷却和加热炉加热。

优选地，在步骤(1)中，所述加热炉加热的温度为1230-1280℃，所述 加热炉加热的时间为150-240min。

优选地，在步骤(2)中，所述加速冷却的冷却速度为1-4℃/s。

本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的过共析钢轨。