[发明专利]一种道岔轨及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路领域，具体地，涉及一种道岔轨及其制备方法。

背景技术

铁路的跨越式发展对钢轨的服役性能提出了更高要求，传统珠光体钢轨历经多年发展已日臻完善，线路服役表明，珠光体钢轨具有优异的耐磨损性能，但是耐接触疲劳性能相对不足，特别是随着我国铁路运量及运输密度的逐年增加，钢轨疲劳伤损已逐步成为影响钢轨服役寿命的首要因素。研究表明，将贝氏体组织应用于钢轨领域可有效解决钢轨的疲劳伤损问题。自上世纪90年代以来，我国在贝氏体钢轨领域开展了深入研究并取得了丰硕的研究成果。然而，相比于珠光体钢轨，贝氏体钢轨在成本与经济性方面则存在明显差距。普通珠光体钢轨通常采用碳含量0.65-0.95重量％的高碳含量设计，辅以适量的Si、Mn元素，并根据需要选择是否在钢中添加少量的Cr、V、Nb等元素，合金化成本较低，具备大规模推广应用的基础。相比之下，贝氏体钢轨中合金元素含量特别是Mo、Ni、V、Nb等贵重合金元素含量明显较高，以达到在轧后空冷的条件下获得以细化的贝氏体组织为主的目的，由于价格昂贵，限制了这种具有优良性能钢轨的推广应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术制备贝氏体道岔轨成本高和性能差的缺陷，提供一种道岔轨及其制备方法。

本发明的发明人在研究中发现，采用适当的控制冷却工艺，凭借强烈的细晶强化效应，不仅能大幅提高道岔轨的强韧综合性能，还能在获得同等性能的条件下大幅降低钢中合金元素，特别是Mo、Ni、V、Nb等贵重合金元素的含量，即利用道岔轨的轧制余热，通过精确的控制冷却工艺，能够达到甚至超过贵重合金元素发挥的作用。

由此，本发明提供了一种制备道岔轨的方法，其中，该方法包括以下步骤：

(1)热轧含有C：0.2-0.3wt％，Si：1.2-1.8wt％，Mn：1.8-2.5wt％，Cr：1.3-1.6wt％和Fe的钢坯而形成道岔轨并进行自然冷却，其中，Mn和Cr的总含量为3.2-3.7wt％；

(2)当所述道岔轨的轨头表层温度降至800℃时，分别对道岔轨的轨头踏面中心和轨头两侧施加冷却介质使道岔轨以10-20℃/s的冷却速度进行第一阶段加速冷却；

(3)当轨头踏面中心温度降至400-420℃时，同时对道岔轨的轨头和轨底施加冷却介质使道岔轨以5-8℃/s的冷却速度进行第二阶段加速冷却，在所述第二阶段加速冷却的过程中，所述道岔轨的长腿侧轨头侧面的冷却速度高于短腿侧轨头侧面的冷却速度1-2℃/s；

(4)当轨头踏面中心温度降至200-240℃时，停止第二阶段加速冷却并将道岔轨空冷至室温。

本发明还提供了由所述方法制备的道岔轨。

本发明通过控制合金元素的含量和冷却工艺制备出具有较高综合性能的道岔轨，所述道岔轨的主要合金元素为C、Si、Mn和Cr，按照本发明的一种优选的实施方式，所述钢轨中不含Mo、Ni、V、Nb等贵重合金元素，制备成本低。并且，本发明所述方法制备的道岔轨以细化贝氏体为主，同时包含少量马氏体及残余奥氏体的复相组织，轨头全断面硬度分布均匀，适宜于切铣加工后作为重载铁路道岔应用。所述“少量”是相对于道岔轨中细化贝氏体的含量而言。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种道岔轨的制备方法，其中，该方法可以包括以下步骤：

(1)热轧含有C：0.2-0.3wt％，Si：1.2-1.8wt％，Mn：1.8-2.5wt％，Cr：1.3-1.6wt％和Fe的钢坯而形成道岔轨并进行自然冷却，其中，Mn和Cr的总含量为3.2-3.7wt％；

(2)当所述道岔轨的轨头表层温度降至800℃时，分别对道岔轨的轨头踏面中心和轨头两侧施加冷却介质使道岔轨以10-20℃/s的冷却速度进行第一阶段加速冷却；