[发明专利]一种激光纳米强化铁路道岔、钢轨或尖轨用合金材料及其应用

说明书

本发明涉及一种激光纳米强化铁路道岔、钢轨或尖轨用合金材料及其应用，该激光纳米强化铁路道岔、钢轨或尖轨用合金材料，按照质量百分比计，由以下成分构成：Si：3.0‑5.0％，Mn：0.1‑1.0％，Cr：10.0‑20.0％，N i：3.0‑5.0％，余量为Fe。由这些配比组成的合金材料，具有良好的耐磨和耐蚀性。使用该合金材料对尖轨、钢轨或铁路道岔进行激光熔覆，能够有效的提高尖轨、钢轨和铁路道岔的耐磨性、耐蚀性和强韧性，从而提高了其使用寿命。

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及一种激光纳米强化铁路道岔、钢轨或尖轨 用合金材料及其应用。

背景技术

铁路道岔是由一条线路分支进入或跨越另一条线路的连接及交叉设备，是 轨道结构的重要组成部分。列车在通过道岔时，轮轨间的作用力比普通线路高 很多，使道岔的主要轨件使用寿命比普通轨道短，因此道岔部件是轨道线路的 薄弱环节，是影响行车安全和限制行车速度的一个主要原因，钢轨或尖轨同理。 铁路道岔、钢轨或尖轨等主要使用钢厂在线热处理的钢轨制成，使用过程中由 于承受冲击和磨耗，易形成疲劳裂纹、踏面坍塌、剥落掉块等损伤，导致这些 设备使用寿命短，因此，如何对铁路道岔、钢轨或尖轨进行强化受到广泛关注， 通过激光熔覆技术对铁路道岔、钢轨或尖轨进行强化是一种目前比较先进的方 法。

激光纳米强化技术是一种新型的金属材料表面合金强化处理技术，利用极 高激光功率密度和扫描速度，对材料表面进行加热，将预涂在零件表面的纳米 级超细微颗粒的金属间化合物和陶瓷合金材料固溶和沉淀到距钢轨轨头表面 一定深度内，形成弥散均匀分布、耐磨损、高强韧性、高显维硬度、高耐温的 一层特种合金结构层。在对铁路道岔、钢轨或尖轨进行激光强化时，需要用到 合金材料，合金材料的组分及配比直接影响强化效果。

发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种耐用铁路道岔、钢轨或尖轨， 解决了现有技术中存在的难题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种激光纳米强化铁路道岔、钢轨或尖轨用合金材料，按照质量百分比计， 由以下成分构成：Si：3.0-5.0％，Mn：0.1-1.0％，Cr：10.0-20.0％，Ni：3.0-5.0％， 余量为Fe。

优选的，按照质量百分比计，由以下成分构成：Si：3.5-5.0％，Mn：0.1-0.3％， Cr：10.0-16％，Ni：4.0-5.0％，余量为Fe。

优选的，按照质量百分比计，由以下成分构成：Si：3.3％，Mn：0.22％， Cr：15.8％，Ni：4.3％，余量为Fe。

本申请还提供了一种激光纳米强化铁路道岔、钢轨或尖轨用合金材料的应 用，应用步骤如下：

S1，将各成分混合研磨成粉末，干燥备用；

S2，利用乙醇稀释PVA胶体并将S1粉末加入，混合得到糊状混合体；

S3，将糊状混合体涂覆到铁路道岔、钢轨或尖轨的基体表面形成涂层，并 进行干燥处理；

S4，利用激光器对基体表面的涂层进行激光扫描，使涂层与基体紧密结合， 涂层处理后得到激光强化层。

优选的，所述激光强化层的厚度为0.1-2mm，能够在较低成本下保证较好 的硬度；激光强化层的材料粒径为1-100nm。

优选的，其特征在于，S1中，采用球磨机研磨，其转速为350-450r/min， 球料比为(18-22):1，球磨材料为玛瑙球，球磨时间至少为35h；

球磨后干燥温度为100-130℃，干燥时间为19h-23h；

涂覆后干燥温度为50℃-68℃，干燥时间为23h-26h。