CN103409694A - 一种低碳微合金化贝氏体钢轨用钢及制造方法 - Google Patents

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杨维宇
何建中
张晓光
贺景春
李智丽
刘岩军
刘莉
靳燕
高峰
李文亚
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Abstract

本发明涉及一种低碳微合金化贝氏体钢轨用钢及制造方法，其特征是：钢的化学成分（wt%）为: C:0.08～0.15，Si:1.00～1.80，Mn:2.00～2.60，Cr：1.00～1.60，Mo：0.20～0.50，A1:0.05～1.00,Nb：0.01～0.07，V:0.10～0.22,RE:0.01～0.03，S:≤0.015、P:≤0.025,其余为铁元素及不可避免的杂质；热轧态力学性能为：Rm≥1250MPa，Rp0.2≥900MPa，A≥14%, AKU2≥60J,HB≥370。制造方法是：电炉冶炼，其冶炼工艺：出钢温度和浇注温度与一般低碳低合金钢的相同，浇注成的钢锭需要在锭模中缓冷至室温出模；轧制工艺：钢锭的加热速度≤300℃/h，加热温度为1200～1250℃，初始成型温度为1150℃～1200℃，终成型温度870℃～920℃。其优点是：在不降低强度、硬度的前提下，降低了贝氏体钢轨用钢的碳当量，提高了贝氏体钢轨用钢的可焊性。

Description

一种低碳微合金化贝氏体钢轨用钢及制造方法
技术领域
本发明属于铁路钢轨的生产技术领域，特别涉及一种低碳微合金化贝氏体钢轨用钢及制造方法。
背景技术
随着铁路运输的高速重载化，珠光体钢轨耐滚动接触疲劳(即剥离掉块)性能较差的特点显现出来，于是开发了既耐磨又耐滚动接触疲劳的贝氏体钢轨。
公开号为CN101921971A的专利介绍了一种曲线和重载钢轨用贝氏体钢和贝氏体钢轨及其热处理方法，贝氏体钢含有的化学元素及其重量百分含量为:C0.16-0.25，Si0.70- 1.20，Mn2.10-2.40，P≤0.025，S≤0.015，Cr0.6-1.2， Mo0.15-0.40，Ni0-0.7，其余为Fe和杂质;经过连铸、热轧和整体热处理。可用于曲线和重载线路钢轨使用，以提高钢轨使用寿命。
公开号为CN 1O161383OA的专利介绍了一种热轧贝氏体钢轨及生产工艺，其化学成分为(重量%)，C:0.10%-0.35%，Si:0.80%-2.00%，Mn:0.80%-3.30%，Cr:＜2.00%，N:0.0010%- 0.0100%，复合加入Nb:0.01%-0.10%，V:0.02%-0.2%， Ti:0.005%-0.06%，Mo:0.10%-0.40%，控制H含量小于0.00005%，其余为Fe及不可避免的杂质。虽然C含量在较低范围内，但其实施例10中，C(重量%)为0.15，Ti（重量%）为0.061，N为30ppm，钢中Ti/N控制不当，容易生成大颗粒TiN夹杂，容易降低冲击韧性和滚动接触疲劳性能。
波兰于2003年开发出低碳的Mn-Cr-Mo-V系贝氏体钢轨（J. Pacyna.The microstructure and properties of the new bainiticrail steels[J]. Journal of Achievements in Materialsand Manufacturing Engineering, 2008, 28(1): 19-22），文献中只给出该钢的CCT曲线和热轧态力学性能，并没有公布具体的成分。
贝氏体钢轨大都采用焊接连接，由于其合金含量较高，现在迫切需要开发碳当量较低的贝氏体钢轨用钢。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种能够降低贝氏体钢轨用钢的碳当量，生产出易焊接的低碳微合金化贝氏体钢轨用钢及制造方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
本发明的是低碳微合金化贝氏体钢轨用钢，其化学成分（wt%）为:C:0.08～0.15，Si:1.00～1.80，Mn:2.00～2.60，Cr：1.00～1.60，Mo：0.20～0.50，A1:0.05～1.00,Nb：0.01～0.07，V:0.10～0.22,RE:0.01～0.03，S:≤0.015、P:≤0.025,其余为铁元素及不可避免的杂质；热轧态力学性能为：Rm≥1250MPa，Rp0.2≥900MPa，A≥14%, AKU2≥60J,HB≥370。
进一步来说，本发明以微合金代替价格比较贵的镍，来达到提高钢的强度与韧性目的，以VC的析出强化来弥补由于碳含量降低引起强度的损失。
本发明另一方面提供了低碳微合金化贝氏体钢轨用钢的制备方法，包含以下步骤:
（1）电炉冶炼，其冶炼工艺：出钢温度和浇注温度与一般低碳低合金钢的相同，浇注成的钢锭需要在锭模中缓冷至室温出模；
（2）轧制工艺：钢锭的加热速度≤300℃/h，加热温度为1200～1250℃，初始成型温度为1150℃～1200℃，终成型温度870℃～920℃。
在轧制过程中，一定量的Nb细化了原始奥氏体晶粒；轧后空冷至室温，通过细微VC的析出进一步提高强度。
本发明的有益效果如下：
本发明制造的是一种低碳微合金化贝氏体钢轨用钢，采用细晶强化、析出强化等方法，结合化学成分的控制，在不降低强度、硬度的前提下，降低了贝氏体钢轨用钢的碳当量，提高了贝氏体钢轨用钢的可焊性。本发明的有益效果是充分考虑了微量元素的作用，同时不添加昂贵的Ni，降低了生产成本，利用工业化能够容易实现的空冷，简化了材料的制造工艺。
具体实施方式
本发明的化学成分（wt%）为：C:0.08～0.15，Si:1.00～1.80，Mn:2.00～2.60，Cr：1.00～1.60，Mo：0.20～0.50，A1:0.05～1.00,Nb：0.01～0.07，V:0.10～0.22,RE:0.01～0.03，S:≤0.015、P:≤0.025,其余为铁元素及不可避免的杂质。
上述化学成分的钢，炼钢、轧制工艺为：
（1）电炉冶炼，其冶炼工艺：出钢温度和浇注温度与一般低碳低合金钢的相同，浇注成的钢锭需要在锭模中缓冷至室温出模；
（2）轧制工艺：钢锭的加热速度200℃/h，加热温度为1200～1250℃，初始成型温度为1150℃～1200℃，终成型温度900℃。在轧制过程中，一定量的Nb细化了原始奥氏体晶粒；轧后空冷至室温，通过细微VC的析出进一步提高强度。
表1为本发明化学成分的几个具体实施例。
表2为本发明中实施例的热轧态力学性能。
Figure BDA0000364693082

Claims (2)

1.一种低碳微合金化贝氏体钢轨用钢，其特征是：化学成分（wt%）为:C:0.08～0.15，Si:1.00～1.80，Mn:2.00～2.60，Cr：1.00～1.60，Mo：0.20～0.50，A1:0.05～1.00,Nb：0.01～0.07，V:0.10～0.22,RE:0.01～0.03，S:≤0.015、P:≤0.025,其余为铁元素及不可避免的杂质；热轧态力学性能为：Rm≥1250MPa，Rp0.2≥900MPa，A≥14%,AKU2≥60J,HB≥370。
2.一种根据权利要求1所述的低碳微合金化贝氏体钢轨用钢的制造方法，其特征是：包含以下步骤：
（1）电炉冶炼，其冶炼工艺：出钢温度和浇注温度与一般低碳低合金钢的相同，浇注成的钢锭需要在锭模中缓冷至室温出模；
（2）轧制工艺：钢锭的加热速度≤300℃/h，加热温度为1200～1250℃，初始成型温度为1150℃～1200℃，终成型温度870℃～920℃。
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