[发明专利]一种过共析钢轨用钢及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202210890460.0 申请日: 2022-07-27
公开(公告)号: CN115094338B 公开(公告)日: 2023-09-22
发明(设计)人: 陈林;包喜荣;刘馨宇;宋冉;岑耀东;王东梅;王业双;蒋宏利 申请(专利权)人: 内蒙古科技大学
主分类号: C22C38/02 分类号: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/48;C22C33/04;B21J5/00;C21D6/00;C21D11/00
代理公司: 北京博尔赫知识产权代理事务所(普通合伙) 16045 代理人: 王灿
地址: 014010 内蒙古*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 共析钢 轨用钢 及其 制备 方法
【说明书】:

发明属于钢轨制造技术领域,本发明提供了一种过共析钢轨用钢及其制备方法。本发明的过共析钢轨用钢包括以下重量百分比的化学成分:C:0.8~0.9%,Mn:1.0~1.1%,Si:0.5~0.6%,Cr:0.4~0.5%,Nb:0.02~0.04%,Ni:0.31~0.37%,S≤0.001%,P≤0.001%,余量为Fe和不可避免的杂质。本发明制备的过共析钢轨用钢在满足力学性能要求的同时,还能降低过共析钢轨用钢的疲劳裂纹扩展速率。

技术领域

本发明涉及钢轨制造技术领域,尤其涉及一种过共析钢轨用钢及其制备方法。

背景技术

目前,珠光体型钢轨在铁路部门使用十分广泛,但近年来,铁路技术朝着“高载、高速”的方向迅速发展,“轴重大、速度快、发车密度高”加快了钢轨的磨损。而过共析钢轨较传统珠光体型钢轨具有更高的强度、硬度及耐磨性,应用前景更为广阔,但由于其具有较高的含碳量,导致其局域脆化严重,无法大规模的应用到铁路中。

疲劳裂纹扩展速率是衡量钢轨疲劳断裂的重要指标,对钢轨在使用过程中的行车安全和使用寿命十分重要。针对目前过共析钢轨在使用过程中的局域脆化、疲劳裂纹扩展速率较高的问题,如何开发一种疲劳裂纹扩展速率低的过共析钢轨用钢成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此,本发明提供了一种过共析钢轨用钢及其制备方法。本发明的目的是解决现有过共析钢轨在使用过程中的局域脆化、疲劳裂纹扩展速率较高的问题。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

本发明提供了一种过共析钢轨用钢,包括以下重量百分比的化学成分:

C:0.8~0.9%,Mn:1.0~1.1%,Si:0.5~0.6%,Cr:0.4~0.5%,Nb:0.02~0.04%,Ni:0.31~0.37%,S≤0.001%,P≤0.001%,余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明提供了上述过共析钢轨用钢的制备方法,包括以下步骤:

S1、按所述过共析钢轨用钢的化学成分及其含量进行熔炼浇筑得到钢锭;

S2、将钢锭进行锻造得到锻坯;

S3、对锻坯进行奥氏体化处理;

S4、将奥氏体化处理后的锻坯顺次进行第一次冷却、保温、第二次冷却即得过共析钢轨用钢。

进一步的,所述步骤S1中熔炼的温度为1400~1600℃,时间为1~3h。

进一步的,所述步骤S2中锻造的温度为900~1100℃。

进一步的,所述步骤S3中奥氏体化处理为将温度以8~10℃/s的速率由室温升温至900~1000℃,保温15~20min。

进一步的,所述步骤S4中第一次冷却的终温为540~600℃,第一次冷却时的降温速率为5~8℃/s;

所述保温的时间为30~60s;

所述第二次冷却的终温为室温,第二次冷却时的降温速率为5~8℃/s。

经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

本发明通过Ni元素微合金化过共析钢轨用钢,并控制热处理过程中相变前冷速和相变阶段的保温温度和保温时间,使其在满足力学性能要求的同时,还降低了过共析钢轨用钢的疲劳裂纹扩展速率。经检测,本发明提供的技术方案可将过共析钢轨用钢的疲劳裂纹扩展速率控制在7.6~7.8m/Gc(Δk=10MPa·m1/2)和13.2~13.5m/Gc(Δk=13.5MPa·m1/2)之间,满足铁路部门使用要求。

附图说明

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