[发明专利]用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢。

背景技术

随着铁路建设的发展，客货分离是发展的趋势。货运铁路主要面临重载，因此要求其钢轨耐磨；而客运铁路的运行速度不断提高，我国客运铁路最高时速已经达到350km以上。目前投入运营的高速铁路已达6552营业公里，居世界第一；到2012年，中国铁路营业里程将达到11万公里以上。由于客运专线主要承担人生命、财产的运输，因此安全性显得尤为重要。车速愈快，则对钢轨的韧性要求愈高，否则一旦在运行过程中出现断轨，后果不堪设想。为了满足客运铁路的迫切要求，开发高性价比、韧性好的钢轨成为必须。另外，随着人们对乘车舒适的要求，采用无缝线路已成为必然，从而钢轨的焊接性能也是开发客运钢轨所必须考虑的问题。

钢轨中夹杂物是形成疲劳源，影响行车安全的重要原因，因此降低钢中的夹杂物含量是钢轨制造过程中必须考虑的问题，除此，钢轨钢中氢含量过高将产生致命缺陷即白点，因此降低钢中氢含量以避免产生白点、氢脆等有害缺陷也是钢轨制造过程中必须考虑的问题。

200510022444.6提供了一种珠光体类热处理钢轨及其生产方法；200510022442.7提供了一种珠光体类高强度低合金钢轨钢及其生产方法；200710202530.4公开了冶金领域中一种抗接触疲劳伤损性能好的钢轨及该钢轨的生产方法，以上发明均采用添加合金及通过热处理工艺来生产钢轨，其不足之处在于，生产时采用了大量的贵重合金Mo、Ti、Cr、Nb、V等元素，这不但增加了生产成本，而且由于合金元素的添加，使钢轨连续冷却转变曲线(CCT曲线)强烈右移，大大降低了钢轨产生异常组织(如贝氏体、马氏体)的临界冷速，造成钢轨在焊接过程中易产生贝氏体、马氏体等脆性组织，从而降低了列车运行的安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢，该热轧高韧性碳素钢抗拉强度≥880MPa，延伸率A≥9％。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢，其化学成分按重量百分比计组成为：C：0.60～0.80％、Si：0.10～0.60％、Mn：0.70～1.70％、P≤0.020％、S≤0.020％、O≤0.002％、N≤0.006％、Al≤0.004％、As≤0.007％，H≤0.00015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述方案中，所述的用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢，其化学成分按重量百分比计组成优选为：C：0.69-0.75％、Si：0.15-0.35％、Mn：1.10-1.30％、P≤0.020％、S≤0.015％、O≤0.002％、N≤0.006％、Al≤0.004％、H≤0.00015％，As≤0.007％，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述方案中，所述的用于客运钢轨的热轧高韧性碳素钢，其化学成分按重量百分比计组成优选为：C：0.69-0.73％、Si：0.20-0.30％、Mn：1.10-1.25％、P≤0.020％、S≤0.015％、O≤0.002％、N≤0.006％、Al≤0.004％、H≤0.00015％，As≤0.007％，余量为Fe和不可避免的杂质。

以下详述本发明中限定各组分含量的理由：

C是一种能有效促进珠光体转变的元素。随着C含量的增加，钢的强度、硬度随之增加，但钢的塑性和韧性下降。当C含量超过0.80％时，在钢轨热轧和焊接过程中，容易在晶界析出先共析网状渗碳体，恶化钢轨韧性和塑性，或者成为疲劳源，降低钢轨的使用寿命。因此，将C含量控制在0.60～0.80％之间。

Si能抑制渗碳体的形成，促进铁素体的转变，同时由于其固溶强化的作用，对提高钢轨硬度有利。此外，Si的加入提高了铁素体基体硬度及焊接接头的硬度，当Si太低时，作用不明显；当Si大于0.60％时，钢轨可焊性降低。因此将Si含量限制在0.10～0.60％之间。

Mn在钢轨中即是固溶强化元素，又是良好的脱氧剂和脱硫剂，其可消除或减弱钢因硫引起的脆性，从而提高钢轨的使用性能。但当锰含量过高时，会明显降低钢轨产生马氏体的临界冷速，并且由于生产中不可避免的成分偏析和焊接过程中的成分聚集，易形成马氏体或贝氏体等异常组织，从而增加钢轨断裂的危险，不利于钢轨的安全使用。因此将Mn含量控制在0.70～1.70％之间。