CN108048746A - 一种高强度道岔钢轨及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度道岔钢轨及其制备方法，涉及道岔钢轨技术领域，该道岔钢轨化学含量及质量百分比如下：C:0.10－0.40％,Si:0.30－0.90％,Mn：1.10－4.20％,S:0.10－0.32％,钼:0.21－0.42％,Ni:0.25－0.39％,Cr:0.16－0.47％,Re:1.10－1.37％,Mo:0.27－0.39％,W:0.14－0.25％,余量为铁和不可避免的杂质。

Description

一种高强度道岔钢轨及其制备方法
技术领域
本发明涉及道岔钢轨技术领域，特别是涉及一种高强度道岔钢轨及其制备方法。
背景技术
道岔是线路设备的薄弱环节之一。随着通过道岔总重及速度的逐年增 加与提高，列车通过道岔时轮轨间的冲击、磨耗日益严重，特别是列车侧 向通过道岔转辙部分时，尖轧的轧伤及侧向磨耗问题尤为突出。道岔钢轨加工的AT尖轨是辙叉的重要部件之一。它引导列车运行方向，其承受运动车轮冲击和磨耗性能的好坏直接关系到铁路运营的安全和效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何确保道岔钢轨的耐冲击和耐磨耗性能，克服现有技术的缺点，提供一种高强度道岔钢轨及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种高强度道岔钢轨，该道岔钢轨化学含量及质量百分比如下：C:0.10－0.40％, Si: 0.30－0.90％,Mn：1.10－4.20％,S:0.10－0.32％,钼:0.21－0.42％,Ni:0.25－0.39％,Cr:0.16－0.47％,Re:1.10－1.37％, Mo:0.27－0.39％,W:0.14－0.25％,余量为铁和不可避免的杂质。
技术效果：本发明以C 、Si、Mn合金体系为基材，此基材的强度较高，能够承受一定的冲击性，本发明中添加的W和C，可以在基材上形成WC，而WC的形成，可以提高基材的硬度和耐磨性能，此外本发明添加的Ni可以包裹WC，从而形成WC颗粒，Ni可以进一步提高WC的耐磨损性能，使WC不易被较快的损耗，提高WC的使用寿命，本发明添加的Cr 、C和W之间在冶炼是会形成多种硬质相，如W3C、Cr7C3、Cr23C6、Cr3C2，这些硬质相可以显著提高基材的硬度和耐磨性，而本发明配比的W和C，其形成的WC量适中，不会导致WC的量过大，而导致基材脆性较大，使基材能承受一定的耐冲击性，本发明制备的道岔钢轨，其硬度值可达到901.49HV，耐磨损和抗冲击性能好。
本发明进一步限定的技术方案是：
进一步的，所述道岔钢轨化学含量及质量百分比如下：C:0.25％, Si: 0.60％,Mn：2.6％,S:0.21％,钼:0.31％,Ni:0.32％,B:0.3％,Re:1.23％, Mo:0.33％,W:0.19％,余量为铁和不可避免的杂质。。
前所述的一种高强度道岔钢轨，其中，所述Ni含量为0.32－0.36％。
前所述的一种高强度道岔钢轨，所述Mn含量为3.1％，S含量为0.21％。
一种高强度道岔钢轨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：按配比将C、 Si、钼、Ni、B、Re、 Mo、W和铁加入到熔炉中进行冶炼，将熔炉温度升至850℃，保持0.5h，降温至150℃，保持5min；按配比将Mn、S、加入熔炉，熔炉温度升至910℃，保持0.5h，熔炉温度升至940℃，保持1.5h，然后将熔炉温度依次降低为200℃、250℃、300℃，并分别保持10min；
步骤2：在Φ900mm二辊可逆式热轧机组上进行轧钢，制得道岔钢轨；
步骤3：将道岔钢轨采用堆垛缓冷，冷速控制在0.71℃/s以下，其后在空气中自然冷却；
本发明的有益效果是：
（1）本发明中随着添加的Cr可使珠光体片层间距减小，硬度升高，提高基材的硬度，且本发明添加的Cr含量低于0.47％，不会使其影响对奥氏体冷却转变，加入的钼也可以使高碳钢珠光体片层间距得到显著细化，硬度显著提高，另外，其还有润滑效果，减缓外界物质对钢轨的磨损，同时还可提高材料的冲击韧性；
（2）本发明中添加的Mn和S，在冶炼时可以形成MnS，MnS可以在温度升高至810℃时开始扩散，MnS扩散夹杂在基材的间隙处，使基材铸坯中心疏松≤1.0级，中心偏析≤1.0级，中心缩孔≤1.0级，中心裂纹≤0.5级，确保形成钢轨的硬度值，提高其抗冲击性能。
具体实施方式
本实施例提供一种高强度道岔钢轨，该道岔钢轨化学含量及质量百分比如下：C:0.10－0.40％, Si: 0.30－0.90％,Mn：1.10－4.20％,S:0.10－0.32％,钼:0.21－0.42％,Ni:0.25－0.39％, Cr:0.16－0.47％,Re:1.10－1.37％, Mo:0.27－0.39％,W:0.14－0.25％,余量为铁和不可避免的杂质。
本实施例的道岔钢轨化学含量及质量百分比采用如下：C:0.25％, Si: 0.60％,Mn：2.6％,S:0.21％,钼:0.31％,Ni:0.32％, Cr:0.3％,Re:1.23％, Mo:0.33％,W:0.19％,余量为铁和不可避免的杂质。
其中，Ni含量为0.32－0.36％，Mn含量为3.1％，S含量为0.21％。
一种高强度道岔钢轨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：按配比将C、 Si、钼、Ni、Cr、Re、 Mo、W和铁加入到熔炉中进行冶炼，将熔炉温度升至850℃，保持0.5h，降温至150℃，保持5min；按配比将Mn、S、加入熔炉，熔炉温度升至910℃，保持0.5h，熔炉温度升至940℃，保持1.5h，然后将熔炉温度依次降低为200℃、250℃、300℃，并分别保持10min；
步骤2：在Φ900mm二辊可逆式热轧机组上进行轧钢，制得道岔钢轨；
步骤3：将道岔钢轨采用堆垛缓冷，冷速控制在0.71℃/s以下，其后在空气中自然冷却。
采用本发明制备的道岔钢轨与普通道岔钢轨进行对比，采用相同打磨设备对本发明制备的道岔钢轨和普通道岔钢轨进行相同力度、相同部位的打磨，打磨45min，观察结果如下，本发明制备的道岔钢轨表面无磨痕，普通道岔钢轨表面出现磨痕；采用钢钉对本发明制备的道岔钢轨和普通道岔钢轨进行相同力度、相同部位进行冲击，本发明制备的道岔钢轨表面无痕迹，普通道岔钢轨表面出现破损；由以上实验可得，本发明制备的道岔钢轨耐摩擦性能和耐冲击性能较强。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种高强度道岔钢轨，其特征在于：该道岔钢轨化学含量及质量百分比如下：C:0.10－0.40％, Si: 0.30－0.90％,Mn：1.10－4.20％,S:0.10－0.32％,钼:0.21－0.42％,Ni:0.25－0.39％, Cr:0.16－0.47％,Re:1.10－1.37％, Mo:0.27－0.39％,W:0.14－0.25％,余量为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度道岔钢轨，其特征在于：所述道岔钢轨化学含量及质量百分比如下：C:0.25％, Si: 0.60％,Mn：2.6％,S:0.21％,钼:0.31％,Ni:0.32％,Cr:0.3％,Re:1.23％, Mo:0.33％,W:0.19％,余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种高强度道岔钢轨，其特征在于：其中，所述Ni含量为0.32－0.36％。
4.根据权利要求1所述的一种高强度道岔钢轨，其特征在于：所述Mn含量为3.1％，S含量为0.21％。
5.如权利要求1所述的一种高强度道岔钢轨的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：按配比将C、 Si、钼、Ni、Cr、Re、 Mo、W和铁加入到熔炉中进行冶炼，将熔炉温度升至850℃，保持0.5h，降温至150℃，保持5min；按配比将Mn、S、加入熔炉，熔炉温度升至910℃，保持0.5h，熔炉温度升至940℃，保持1.5h，然后将熔炉温度依次降低为200℃、250℃、300℃，并分别保持10min；
步骤2：在Φ900mm二辊可逆式热轧机组上进行轧钢，制得道岔钢轨；
步骤3：将道岔钢轨采用堆垛缓冷，冷速控制在0.71℃/s以下，其后在空气中自然冷却。
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