[发明专利]高碳微合金化热处理钢轨及其焊接方法

说明书

本发明属于铁路钢轨焊接技术领域，具体涉及一种高碳微合金化热处理钢轨及其焊接方法。针对一种新成分的钢轨，本发明提供了适用于该钢轨的焊接方法。高碳微合金化热处理钢轨，化学成分包括：按重量百分比计，C：0.90‑1.0％，Si：0.30‑0.65％，Mn：0.90‑1.09％，Cr：0.18‑0.31％，V：0.03‑0.10％。焊接方法为：采用焊接的方式将高碳微合金化热处理钢轨焊接在一起，在焊接过程中，控制焊接热输入量范围为9.9MJ～11.9MJ，焊后最大顶锻量范围为12.0～13.0mm。本发明的钢轨成分与焊接方法互相配合，共同使得焊接后钢轨的力学性能提高，抗拉强度Rm≥1350MPa，硬度≥420HB；避免因焊接区域缺陷而导致的焊接接头裂纹扩展，延长钢轨使用寿命，保证铁路运行安全。

技术领域

本发明属于铁路钢轨焊接技术领域，具体涉及一种高碳微合金化热处理钢轨及其焊接方法。

背景技术

随着货车平均轴重的逐年增加，轨道状态的恶化与部件伤损问题日益突出，为此工务部门对轨道结构采取了相应的加强与维修措施。目前，重载线路采用了焊接无缝钢轨，能够有效提高线路的稳定性。现阶段，钢轨无缝化已成为必然趋势。作为钢轨无缝化环节中的一道重要工序，钢轨焊接质量直接关系到铁路线路服役寿命，甚至行车安全。钢轨服役过程中，受焊接质量及线路实际运营条件复杂性的影响，焊接长轨条的断裂大多发生在焊接接头上，因而焊接接头成为了无缝线路的薄弱环节。

受熔化过程及高温影响，钢轨焊接过热区奥氏体晶粒粗化，导致该区域的硬度明显低于母材。软化的钢轨焊接接头在服役过程中，易优先在踏面部位形成“鞍型”磨耗，增加了轮轨冲击，影响钢轨使用寿命，并且受钢轨焊接接头的材料微结构分布不均匀和残余应力的影响，易导致裂纹容易在缺陷或高应力处萌生，威胁列车的运行安全性。

钢轨的使用寿命受到钢轨成分与焊接方法的影响，目前的高碳微合金钢主要是C含量小于0.9％的钢，本发明拟提供一种新成分的高碳微合金化热处理钢轨及其焊接方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：针对一种新成分的钢轨，提供适用于该钢轨的焊接方法。

本发明提供了一种高碳微合金化热处理钢轨，化学成分包括：按重量百分比计，C：0.90-1.0％，Si：0.30-0.65％，Mn：0.90-1.09％，Cr：0.18-0.31％，V：0.03-0.10％。

其中，上述的高碳微合金化热处理钢轨为采用热处理后得到的钢轨。该钢轨经过热处理后，基于细晶强化原理生产制造的高碳微合金化热处理钢轨受焊接热循环作用后，焊缝区域的淬硬层消失并出现一较宽的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度低于钢轨母材。

本发明还提供了一种上述高碳微合金化热处理钢轨的焊接方法，包括以下步骤：采用焊接的方式将高碳微合金化热处理钢轨焊接在一起，在焊接过程中，控制焊接热输入量范围为9.9MJ～11.9MJ，焊后最大顶锻量范围为12.0～13.0mm。

其中，上述高碳微合金化热处理钢轨的焊接方法中，所述的焊接为移动式闪光焊接或固定式闪光焊接。

其中，上述高碳微合金化热处理钢轨的焊接方法中，所述焊接方法适用于75kg/m钢种。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种新成分的高碳微合金化热处理钢轨，并针对该钢轨提供了一种焊接方法，有效缓减焊接接头微观组织中异常缺陷的产生，从而保证焊接接头的力学性能，抗拉强度Rm≥1350MPa，硬度≥420HB；避免因焊接区域缺陷而导致的焊接接头裂纹扩展，延长钢轨使用寿命，保证铁路运行安全。

附图说明

图1为实施例1的高碳微合金化热处理钢轨焊接接头金相显微照片。

图2为实施例1的高碳微合金化热处理钢轨焊接接头焊接工艺曲线。