[发明专利]磨耗和滚动接触疲劳良好耦合的钢轨及其生产方法

说明书

本发明公开了一种磨耗和滚动接触疲劳良好耦合的钢轨及其生产方法，所述钢轨的化学成分按重量百分比计包括C：0.75‑0.88％、Si：0.60‑0.80％、Mn：0.90‑1.30％、V：0.08‑0.15％、Cr：0.15‑0.30％、Nb：0.02‑0.08％、B：0.004‑0.008％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。本发明通过对轨头进行分阶段的加速冷却，合理分配各阶段的冷却速度和冷却时间，通过合理控制轨头金相组织的珠光体片层间距，使得钢轨磨耗和滚动接触疲劳的发展能实现良好耦合，从而提高钢轨的综合使用性能和使用寿命，该生产方法简单，可操作性强，易于推广应用。

技术领域

本发明涉及钢轨生产领域，具体涉及一种磨耗和滚动接触疲劳良好耦合的钢轨及其生产方法。

背景技术

我国铁路建设正处于快速发展时期，随着铁路向着高速和重载方向的发展，列车运行速度、载重量和运行密度显著增加，钢轨的伤损问题变得越发显著，高强度热处理钢轨可显著改善钢轨耐磨和抗接触疲劳性能，目前国内外钢轨厂家普遍采用了在线热处理工艺来提高钢轨强度和硬度，以提高其使用性能。

我国大部分铁路为客货混运线路，同时通行轴重较大的货运列车以及轴重较小的客运列车，列车速度和轴重变化大，轮轨受力复杂多变。线路条件不同，钢轨伤损形态不一，但总体上表现出来的是磨损和滚动接触疲劳两种伤损，钢轨材料的滚动接触疲劳与磨损之间存在相互制约相互竞争的关系，即钢轨强度硬度较低时，钢轨的磨耗很严重，滚动接触疲劳伤损一般很轻微，钢轨磨损速率快导致了钢轨使用寿命较短；钢轨强度硬度较高时，磨损变得轻微，钢轨接触疲劳伤损的产生和扩展速率决定了钢轨的使用寿命，耐磨性虽然提高了，但是滚动接触疲劳伤损发展较快，变为主要的失效形式，同样影响了钢轨使用寿命，特别是在客货混运线路的曲线线路，轮轨作用力较大，滚动接触疲劳与磨损的相互制约相互竞争关系表现更为明显，对钢轨综合使用寿命和行车安全造成严重影响。

针对目前客货混运线路钢轨表现出来的磨损和滚动接触疲劳伤损问题，以及随之带来的行车安全隐患，亟需一种能将磨耗和滚动接触疲劳良好耦合的钢轨，提高钢轨的综合使用性能。

发明内容

本发明针对目前客货混运线路钢轨表现出来的磨损和滚动接触疲劳伤损问题，提供一种磨耗和滚动接触疲劳良好耦合的钢轨及其生产方法，通过合理控制轨头金相组织的珠光体片层间距，使得钢轨磨耗和滚动接触疲劳的发展能实现良好耦合，从而提高钢轨的综合使用性能和使用寿命。

为实现上述目的，本发明所设计一种磨耗和滚动接触疲劳良好耦合的钢轨，以钢轨的总重量为基准，所述钢轨的化学成分按重量百分比计包括C：0.75-0.88％、Si：0.60-0.80％、Mn：0.90-1.30％、V：0.08-0.15％、Cr：0.15-0.30％、Nb：0.02-0.08％、B：0.004-0.008％、P≤0.025％、S≤0.025％，其余为Fe和不可避免的杂质。

进一步地，所述钢轨的化学成分按重量百分比计包括C：0.76-0.86％、Si：0.62-0.77％、Mn：0.98-1.30％、V：0.08-0.12％、Cr：0.15-0.25％、Nb：0.05-0.08％、B：0.006-0.007％、P≤0.015％、S≤0.010％，其余为Fe和不可避免的杂质。

再进一步地，所述钢轨的金相组织为珠光体和少量铁素体，珠光体片层间距为150-190nm，钢轨抗拉强度≥1250MPa，延伸率为11-13％，轨头踏面布氏硬度为350-380HB。

再进一步地，所述钢轨的化学成分按重量百分比计包括C：0.78％、Si：0.70％、Mn：1.26％、V：0.08％、Cr：0.18％、Nb：0.08％、B：0.008％、P：0.013％、S：0.007％，其余为Fe和不可避免的杂质。