全貝氏體鋼轍叉及其制造方法技術

一種全貝氏體鋼轍叉，其主要是：貝氏體鋼轍叉心軌和翼軌分別采用兩種不同的貝氏體鋼，心軌的材質是35MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼，其O＜0.0015，H<0.0001，Ti＜0.01，B＜0.0005，V＜0.03，Nb＜0.01，S<0.01，P<0.01，翼軌的材質是23MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼。貝氏體鋼轍叉心軌前后為相連的兩段，前段為35MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼心軌，后段為60型U75V鋼軌，兩者直接閃光焊接，之后進行整體熱處理。將制得的貝氏體鋼轍叉心軌和翼軌進行拼裝，便獲得全貝氏體鋼轍叉。本發明專利技術的轍叉機械性能優良，可明顯地提高使用壽命；雖然是全貝氏體鋼轍叉，但成本并不高；而且不存在貝氏體鋼焊接后造成性能強烈衰減以及焊接接頭殘余應力問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種鐵道轍叉及其制造方法。
技術介紹
轍叉是鐵道的重要組成部件，也是損傷最嚴重的部位。目前我國鐵路上使用的固定型轍叉有兩種一種是貝氏體鋼心軌和高碳鋼翼軌組合轍叉，它是通過螺栓緊固而成，通常稱之為拼裝式貝氏體鋼轍叉；另一種是鑄造高錳鋼轍叉，它是通過鑄造整體成形，通常稱之為高錳鋼整鑄轍叉。高錳鋼轍叉具有韌性好，承載硬化，耐磨等優點，但鑄造高錳鋼轍叉又存在難以避免的鑄造缺陷，如疏松、縮孔及晶粒過于粗大等，在運營過程中易引起縱向水平裂紋，垂直裂紋、壓塌、剝離掉塊等早期失效而影響使用壽命，難以適應重載的運輸要求。 目前的所謂貝氏體鋼轍叉，其翼軌幾乎都是采用普通高碳鋼軌鋼制造，然而，鋼軌鋼的疲勞性能和韌性較差，因此，往往因翼軌早期破壞而使整個貝氏體鋼轍叉被迫下線，使用效果不理想。貝氏體鋼因其具有高強度、高韌度和適當的硬度表現出優良的抗接觸疲勞和耐磨性能，尤其是它具有較好的焊接工藝性能，使它成為制作新型重載高速鐵路用轍叉的理想材料之一。因此，它在制作鐵路轍叉方面得到越來越廣泛的應用，并且有逐漸代替傳統高錳鋼轍叉的勢頭。隨之也有許多貝氏體鋼轍叉的專利相繼問世，中國專利CN02157927. X公布了一種貝氏體鋼電渣熔鑄復合轍叉心軌，其制作的工藝流程為備料一電渣熔鑄復合一機加工一熱處理一探傷一成品；其結構為由無碳化物貝氏體鋼轍叉心軌和普通鋼軌即叉根軌復合組成的；心軌主要合金元素是Si、Mn、Cr、Mo、Ni，附以微量元素V和Nb，其余為Fe。中國專利98124899. 3公布一種鐵道轍叉專用材料，專利技術者把它命名為鐵道轍叉專用超高韌可焊接空冷鴻康貝氏體鋼，此專利技術以Mn、Si為主要合金元素，輔以Cr、Ni、Mo等元素，經奧氏體化后空冷即可到貝氏體/馬氏體復相組織；其基礎化學成分為(Wt%) :C O. 10 O. 65、Si(2. 65、Mn O. 50 3. 20、Cr O. 20 2. 80、Ni ( 3. 50、Mo ( 2. 00、余下是 Fe。我國的另一項研究成果報道了 “新一代高性能新型合金鋼新材料”，它是以Si和Mn為主要合金元素，Cr、Mo、Ni為輔，輔以Re、V、Ti變質的鐵路道岔心軌，具體化學成分為0. 25 O. 4% C、I. O 2. 5% Si、I. O 2. 5% Mn、I. O 2. 0% Cr、。· 3 O. 8% Μο、0· 3 I. 0% Ni,以及微量的Re、B、V、Ti。這種鋼用鍛造方法成形，正火或退火態獲得貝氏體組織。使用狀態下鋼的機械性能指標為抗拉強度σ b1240 1360 MPa、屈服強度1100 MPa、延伸率δ 5彡8%、室溫沖擊韌性彡75J/cm2、低溫沖擊韌性彡40J/cm2(-40°C )、硬度HRC37 42。然而，目前還沒有全貝氏體鋼轍叉的報道。關于貝氏體鋼與碳鋼鋼軌鋼進行連接的方法，已有相關報道，例如2004年12月《大連鐵道學院學報》報道了在實驗室條件下貝氏體鋼與高碳鋼軌鋼焊接研究結果，給出了貝氏體鋼與鋼軌鋼直接進行閃光焊接焊接接頭的組織和力學性能，并且由此得出預測性結論，認為貝氏體鋼轍叉與鋼軌直接進行閃光焊接是可能的。2005年3月也是《大連鐵道學院學報》報道了在實驗室條件下利用普通電弧焊接方法將貝氏體鋼與高碳鋼軌鋼焊接研究結果。2006年6月《中國鐵路》雜志報道了一項利用閃光焊接直接將貝氏體鋼轍叉與碳鋼鋼軌進行焊接，同時利用二氧化碳氣體保護焊接和埋弧堆焊相結合進行焊接的綜合焊接方法。同時，有關將貝氏體鋼與碳鋼鋼軌鋼進行連接方法方面的專利技術也相繼公開，例如中國專利 ZL98232564. 9、ZL99210616. 8、ZL200420005876. 7、ZL200620021783. 2 和ZL200810054746. 5等，國外專利有JP6228648-A和JP5169295-A等等。這些專利和論文，對于焊接接頭的焊后熱處理，都只是考慮消除焊接接頭的應力而設計和進行的，沒有任何一個專利和報道采用整體熱處理工藝技術。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種轍叉的心軌和翼軌分別采用不同成分和不同強度水平的貝氏體鋼的。本專利技術貝氏體鋼轍叉心軌和翼軌分別采用兩種不同的貝氏體鋼，其中，心軌材質是一種高純凈度、高品質、高強度35MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼，并且其中，O < O. 0015，Η〈0· 0001，Ti < O. 01，B < O. 0005，V < O. 03，Nb < O. 01，S〈0. 01，P〈0. 01 ;而翼軌材質是一種品質和強度相對較低的23MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼。貝氏體鋼轍叉心軌前后為相連的兩段，前段為35MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼心軌，后段為60型U75V鋼軌。上述全貝氏體鋼轍叉的制造方法具體如下 一、心軌的制造方法I、將 35MnCrSiAlNiMo 貝氏體鋼，O. 34 -O. 36CU. 5 -I. 7Mn、I. 4-1. 6 Cr、I. 2 _1.4Si、O. 5-0. 7Α1、0· 5-0. 8Ni、0. 3-0. 4Mo、其中 0 < 0. 0015，Η〈0· 0001，Ti < 0. 01，B < 0. 0005，V<0. 03, Nb < 0. 01, S<0. 01，Ρ〈0· 01，其余為Fe，經連鑄連軋成斷面為180mmX 90mm的矩形方還，軋制比大于6。·2、貝氏體鋼轍叉心軌前段35MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼心軌與后段60型U75V鋼軌直接閃光焊接，閃光速度為2 3mm/s，頂鍛速度為80 100mm/s，頂鍛壓力為30 50MPa ；焊接時貝氏體鋼轍叉心軌與U75V碳鋼鋼軌兩種材料的伸出長度相等。3、貝氏體鋼轍叉心軌與U75V鋼軌閃光焊接后，進行整體熱處理，其熱處理工藝是首先將焊接心軌整體加熱到900°C 950°C保溫10(Tl80min進行奧氏體化，然后先后淬入550°C和30(T360°C的鹽浴中進行分級等溫淬火；其中，在550°C鹽浴中保溫15min，300^360°C的鹽浴中保溫60min，然后空冷到室溫；再加熱到320°C保溫60min進行回火處理。二、翼軌的制造方法 將 23MnCrSiAlNiMo 貝氏體鋼，其化學成分(wt % )為0. 21-0. 25 CU. 5-1. 6 Mn、O.5-0. 7 A1.0. 6-0.8 NiU. 5-1. 7 CrU. 2-1. 5 Si，其余為Fe和少量雜質；經軋制成標準60鋼軌，軋制比大于9，軋后空冷到室溫，再加熱到320°C保溫60min后空冷。三、拼裝 將步驟一和步驟二制得貝氏體鋼轍叉心軌和翼軌，進行拼裝，便獲得全貝氏體鋼轍叉。本專利技術與現有技術相比具有如下優點 I、綜合考慮使用性能和經濟性，轍叉心軌尖端采用高品質、性能優良的貝氏體鋼制造，而翼軌采用一般貝氏體鋼制造，從而組合成拼裝式組合固定型轍叉一全貝氏體鋼轍叉，該轍叉的機械性能指標為抗拉強度1300-1600MPa、屈服強度1000_1300MPa、延伸率δ 5彡15%、室溫沖擊韌性彡100J/cm2、低溫沖擊韌性彡70J/cm2 (_40°C )、硬度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全貝氏體鋼轍叉，其特征是：貝氏體鋼轍叉心軌和翼軌分別采用兩種不同的貝氏體鋼，心軌的材質是35MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼，其O＜0.0015，H<0.0001，Ti＜0.01，B＜0.0005，V＜0.03，Nb＜0.01，？S<0.01，P<0.01，翼軌的材質是23MnCrSiAlNiMo貝氏體鋼。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張福成，呂博，張明，楊志南，鄭春雷，康杰，
申請(專利權)人：燕山大學，
類型：發明
國別省市：