[发明专利]一种重载铁路用贝氏体钢轨与珠光体钢轨焊接接头热处理工艺

说明书

本发明公开了一种重载铁路用贝氏体钢轨与珠光体钢轨焊接接头热处理工艺，将相同断面的贝氏体钢轨、珠光体钢轨端面分别打磨除锈、闪光焊接后，按照步骤进行接头热处理。本发明的目的是提供一种重载铁路用贝氏体钢轨与珠光体钢轨焊接接头热处理工艺，使用本发明的接头热处理工艺后，可以保证U20Mn贝氏体钢轨和U75VH珠光体钢轨的混焊接头力学性能满足标准和线路服役要求，得到的接头力学性能可以与两种不同钢质母材均达到优良的匹配，从而有效的提高混焊接头服役性能。

技术领域

本发明涉及钢轨焊接技术领域，尤其涉及一种重载铁路用贝氏体钢轨与珠光体钢轨焊接接头热处理工艺。

背景技术

随着铁路重载运输技术的进步，我国铁路重载运输能力在不断提高，重载货车轴重在逐步提高，重载铁路具有轴重大、运量大、发车密度高等特点。重载铁路用钢轨的迅猛发展，对钢厂的钢轨材料强韧性、耐磨性和抗疲劳性能提出了更苛刻的要求。目前普遍使用的珠光体钢轨，由于其成分和组织结构的特点其强韧性基本发挥到极限，且冲击韧性、断裂韧性也较低，已无法完全满足重载铁路服役要求。贝氏体钢轨具有良好的强度、塑性、冲击韧性、耐磨性、耐滚动接触疲劳性能，非常适合重载铁路应用。但是相对于珠光体钢轨，贝氏体钢轨成本较高，约束了贝氏体钢轨的大范围应用，结合珠光体钢轨低成本的特点，在铁路线路上的直线、曲线等不同位置、不同曲线半径、不同服役要求，搭配不同的钢轨实现等寿命匹配，可在曲线上铺设耐磨钢轨，在直线上铺设普通钢轨，合理的钢轨匹配可以有效的提高线路钢轨服役性能和钢轨应用性价比，降低钢轨更换和维护费用。

异种钢质的钢轨闪光焊接在行业中属于难点，不同材质之间的焊接受到成分、性能、组织、标准要求、服役要求等各方面的影响。种钢轨成分不同，力学性能和理化常数不同，焊接工艺参数也不同。U20Mn贝氏体钢轨属于低碳、高合金成分体系，U75VH钢轨属于高碳、低合金成分体系，贝氏体钢轨合金含量明显高于珠光体钢轨，珠光体钢轨碳含量又明显高于贝氏体钢轨。贝氏体钢轨由于合金含量高，焊接过热区存在沿奥氏体晶界的合金成分偏析，造成显微组织不均匀，可能产生液化裂纹。且贝氏体钢轨闪光焊接头的焊接残余应力高，并且分布不均匀，焊缝服役时容易产生表面裂纹。珠光体钢轨由于碳当量较高，焊接性能更差，接头容易产生灰斑、微裂纹等缺陷，且接头的韧性较差，强度、硬度已经达到极限，接头服役过程中断头率较高。

焊缝热处理工艺及方式是影响闪光焊接头质量的主要原因，焊缝加热温度及冷却的方式不同，直接影响接头的强度、硬度、韧性等性能指标，也会导致接头出现不均匀或异常组织。异质钢轨的焊接需要接头各项性能与不同母材均相匹配，且满足《TB/T 1632.2-2014 钢轨焊接 第2部分：闪光焊接》中对接头力学性能的检验要求。

公开号为CN107385188B的专利，提供了贝氏体钢轨焊接接头的焊后热处理方法，该方法将接头自然冷却至150～250℃，第一冷却的接头加热至880～960℃后进行第二冷却，当冷却至180～250℃，随即进行第三冷却至室温。该发明得到焊缝平均硬度为钢轨母材的85～90％，不满足大于等于90％的标准要求，接头在上道服役过程中会因接头硬度低而产生低塌，影响行车平稳性。且此工艺只是针对同种贝氏体钢轨焊接接头的热处理工艺，并不适用于珠光体钢轨与贝氏体钢轨焊接接头的异种钢质的热处理，过大的冷速会导致接头珠光体一侧出现异常组织和导致接头延伸不合。