[发明专利]一种有效降低贝马复相钢轨裂纹扩展速率的热处理工艺的获取方法

说明书

本发明公开了一种有效降低贝马复相钢轨裂纹扩展速率的热处理工艺的获取方法，将百米钢轨分成四等分，每25m为一段，沿钢轨轧制方向分别标记为A、B、C、D四段，为保证取样具有代表性，从每一段的10m处取样一组，每组2个试样，试样长度为50cm，共取四组；取样后制定热处理实验方案，在热处理小炉中进行实验；最后，制样，并在MTS实验机上进行裂扩实验，统计实验结果，并得出最优热处理方案。本发明的目的是提供一种有效降低贝马复相钢轨裂纹扩展速率的热处理工艺的获取方法，以便于有效降低在线淬火贝马复相钢轨在服役时裂纹的扩展速率，提高钢轨服役的安全性。

技术领域

本发明涉及热处理工艺技术领域，尤其涉及一种有效降低贝马复相钢轨裂纹扩展速率的热处理工艺的获取方法。

背景技术

在线淬火贝马复相钢轨因其高强、高韧及高耐磨等特性被广泛应用于重载铁路，在其服役时因轮轨接触点的交变载荷及与运行方向平行的摩擦力，再加上钢轨内部残余应力的加持，使其对生产过程中产生的微裂纹具有极高的敏感性，而微裂纹的迅速扩展，可能导致钢轨脆断，进而引发事故，所以有效控制裂纹扩展速率对提高重载钢轨服役的安全性有着重要的研究意义。

目前，我国评价钢轨裂纹扩展速率采用的标准为GB/T6398，采用三点弯曲，单边缺口，在MTS实验机上进行裂扩实验，具体取样位置及试样尺寸(见图一、图二)。

研发人员为有效改善钢轨服役时裂纹的扩展速率，控制其发展成为宏观裂纹或核伤，进而提高重载列车行驶的安全性。通过优化合金元素分配、控制轧制、冷却等手段，已取得良好的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效降低贝马复相钢轨裂纹扩展速率的热处理工艺的获取方法，以便于有效降低在线淬火贝马复相钢轨在服役时裂纹的扩展速率，提高钢轨服役的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种有效降低贝马复相钢轨裂纹扩展速率的热处理工艺的获取方法，将百米钢轨分成四等分，每25m为一段，沿钢轨轧制方向分别标记为A、B、C、D四段，为保证取样具有代表性，从每一段的10m处取样一组，每组2个试样，试样长度为50cm，共取四组；取样后制定热处理实验方案，在热处理小炉中进行实验；最后，制样，并在MTS实验机上进行裂扩实验，统计实验结果，并得出最优热处理方案。

进一步的，具体包括如下步骤：

1).取样：将百米钢轨分成四等分，每25m为一段，沿钢轨轧制方向分别标记为A、B、C、D四段，为保证取样具有代表性，从每一段的10m处取样一组，试样长度为50cm，每组2个试样，分别标记为1#～8#共取四组；

2)热处理实验方案：分别将四组试样置于热处理小加热炉中进行正交实验，实验方案如下：

方案一、将1#、3#、5#、7#试样加热到250℃保温4h后随炉冷却，冷却至室温后再加热至150℃保温1h后再随炉冷却至室温；

方案二、将2#、4#、6#、8#试样加热到450℃保温4h后随炉冷至室温后再加热至150℃保温1h后再随炉冷却至室温；

3)加工裂纹扩展速率实验试样：分别将1#～8#试样加工成裂扩试样；

4)裂纹扩展实验：在MTS-810型实验机上进行实验，加载频率为f＝15Hz，最大载荷为P_max＝12kN,应力比R＝0.5；

5)数据分析：结合Paris公式式中c＝3.8078×10^-11、m＝2.8005为实验常数,当时，方案一中疲劳裂纹扩展速率方案二中疲劳裂纹扩展速率当时，方案一中方案二中

可见，在在给定相同应力因子范围时，方案一的裂纹扩展速率较小，适合在淬火贝马复相钢轨后期的热处理工艺中使用。