一种客货混运用钢轨及其生产方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种客货混运用钢轨及其制备方法，该客货混运用钢轨的轨距角由球状珠光体组织构成，所述轨距角的厚度为3-5mm，硬度为311-350HB，延伸率为12.5-16％。所示制备方法包括：将终轧后的钢轨进行快速冷却，然后对轨距角部位进行快速加热和保温；快速冷却的条件包括：开冷温度为800-880℃，冷却速度为2-6℃/s，终冷温度为430-470℃；快速加热和保温的条件包括：以3.0-4.0℃/s的升温速度将轨距角温度升高至700-800℃并保温2-4min。本发明专利技术的客货混运用钢轨具有高强度、高耐磨性和高抗接触疲劳性能，尤其在使用前期具有优异的耐磨性能和抗接触疲劳性能。

【技术实现步骤摘要】
一种客货混运用钢轨及其生产方法和应用
本专利技术涉及一种客货混运用钢轨及其生产方法和应用。
技术介绍
在2013年年底，我国铁路运营里程已经达到了9.8万公里，而除了1万多公里的高速客运铁路、专用货运通道外，约8万公里里程的客货混运铁路在我国的客运运输和货运运输中发挥了巨大作用。客货混运铁路的一个重要的特点是同时开通客运列车和货运列车。客运列车通常速度快、轴重轻，通常对钢轨的磨损较少，接触疲劳性能要求较高；而货运列车通常速度慢，轴重大，钢轨伤损主要以磨耗为主。因此，在客货混运线路的早期使用过程中，列车通过车辆数较多，但是实际通过的运量相对较低，在钢轨的轨距角处易出现接触疲劳伤损。在近些年，国内的钢轨研究工作者针对客货混运铁路的独特性，从钢轨品种方面来提高钢轨的抗接触疲劳性能和抗磨耗性能。例如邓建辉、梅东生、徐权等公开专利CN101148736A“钢轨及其生产方法”专利技术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，其钢轨的化学成分为C＝0.61％～0.73％，Si＝0.20％～0.50％，Mn＝0.80％～1.30％以及平衡量的Fe和其他微量元素，其抗拉强度Rm≥1080MPa，断裂韧性KIC≥45MPa·m1/2。该钢轨在实际使用时表现出良好的抗接触疲劳性能和综合使用效果。该专利技术钢轨的生产方法，包括对轧制成型后的钢轨实施在线热处理，其中同时对钢轨的轨头、轨腰、轨底进行淬火冷却。通过同时对钢轨的轨头、轨腰、轨底进行淬火冷却，使钢轨达到抗拉强度Rm≥1080MPa，断裂韧性KIC≥45MPa·m1/2。该专利通过对钢轨进行强制冷却，提高钢轨的强度和韧性，从而提高钢轨的耐磨耗性能和耐接触疲劳性能。在客货混运线路的钢轨的早期使用阶段，由于其轨距角强度和硬度较高，耐磨耗性能好，反而容易出现接触疲劳伤损，然而现有技术均没有对钢轨早期的耐接触疲劳性能给予特别关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有的客货混运铁路在使用早期容易出现接触疲劳劳损的现状，提供一种客货混运用钢轨及其生产方法，该客货混运用钢轨具有高强度、高耐磨性和高抗接触疲劳性能，尤其在使用前期具有优异的耐磨性能和抗接触疲劳性能。本专利技术提供了一种客货混运用钢轨，该客货混运用钢轨的轨距角由球状珠光体组织构成，所述轨距角的厚度为3-5mm，硬度为311-350HB，延伸率为12.5-16％。本专利技术还提供了生产本专利技术的客货混运用钢轨的方法，该方法包括：将终轧后的钢轨进行快速冷却，然后对轨距角部位进行快速加热和保温；快速冷却的条件包括：开冷温度为800-880℃，冷却速度为2-6℃/s，终冷温度为430-470℃；快速加热和保温的条件包括：以3.0-4.0℃/s的升温速度将轨距角温度升高至700-800℃并保温2-4min。本专利技术另外提供了本专利技术生产客货混运用钢轨的方法生产得到的客货混运用钢轨。本专利技术的专利技术人发现球状珠光体组织由于其较好的塑形性能和稍低的耐磨耗性能非常适合用作轨距角的金相组织，这样的轨距角由于具有更好的塑形性能，能被快速磨掉，形成良好的轮轨接触关系，使钢轨在使用前期具有良好的耐磨耗性能和抗接触疲劳性能。本专利技术的专利技术人进一步研究发现，为了得到球状珠光体组织的轨距角，可以在钢轨的生产后期进行特殊的热处理，例如先快速冷却，然后对轨距角部位进行快速加热和保温，能够使轨距角处生成球状珠光体组织。本专利技术的方法得到的钢轨兼具优异的强度、耐磨性和抗接触疲劳性能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术提供的客货混运用钢轨的轨距角的区域示意图。图2是根据本专利技术实施例1的客货混运用钢轨的轨距角的球状珠光体组织的扫描电镜图。图3是本专利技术提供的客货混运用钢轨的轨头基体的硬度测试的测试点示意图。图4是本专利技术提供的客货混运用钢轨的轨距角的硬度测试的测试点示意图。图5是本专利技术提供的客货混运用钢轨的快速加热过程的加热区域示意图。附图标记说明1轨距角的区域A1轨头基体硬度的测试位置B1轨距角硬度的测试位置C1轨距角硬度的测试位置具体实施方式以下对本专利技术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专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种客货混运用钢轨，该客货混运用钢轨的轨距角由球状珠光体组织构成，所述轨距角1的厚度为3-5mm，硬度为311-350HB，延伸率为12.5-16％，如图1所示。优选地，所述客货混运用钢轨的轨距角1的厚度为3.5-4.7mm，硬度为320-340HB，延伸率为13.4-15.3％；优选地，所述客货混运用钢轨的轨距角1的宽度为18-22mm。在本专利技术中，所述轨距角1的厚度的测定方法为金相腐蚀法，硬度的测定方法为GB/T231.1，延伸率的测定方法为GB/T228.1。如图4所示，钢轨的轨距角1的硬度测试点B1和C1的位置大致在轨距角1厚度的中间点。在本专利技术中，所述轨距角1的位置适用于本领域通用的轨距角的位置，所述轨距角1的边界通过金相组织来界定，金相组织为球状珠光体组织的部分为本专利技术的轨距角的具体位置，如图1中附图标记1所指的阴影部分所示。本专利技术中的轨头、轨腰等描述钢轨部位的词均适用于本领域通用的定义。本专利技术中所述的轨头基体指的是轨头除了轨距角1之外的部分。根据本专利技术的客货混运用钢轨，所述客货混运用钢轨的除轨距角1以外的其他部位优选由片状珠光体组织构成。本专利技术的客货混运用钢轨除轨距角1以外的其他部位的金相组织允许在生产的过程中含有少量其他非金属杂质金组织，能够满足行业对钢轨性质的基本要求即可，优选地，片状珠光体组织占除轨距角1以外的其他部位的金相组织的95％以上，优选占99.5％以上。本专利技术的重载铁路用钢轨除轨距角1以外的其他部位的金相组织允许含有少量的铁素体，优选地，铁素体占除轨距角1以外的其他部位的金相组织的1.0重量％以下。根据本专利技术的客货混运用钢轨，所述客货混运用钢轨的除轨距角1以外的轨头基体的硬度为341-380HB，延伸率为10.0-13.0％。所述轨头基体的硬度的测定方法为GB/T231.1，延伸率的测定方法为GB/T228.1。如图3所示，钢轨的轨距角1的硬度测试点A1的位置大致在轨头中轴线上深度大约10mm的位置。本专利技术的客货混运用钢轨的轨型优选为60kg/m。根据本专利技术的客货混运用钢轨，以所述客货混运用钢轨的总重量为基准，所述客货混运用钢轨可以含有0.71-0.78重量％的碳、0.3-0.8重量％的硅、0.8-1.1重量％的锰、0.1-0.3重量％的铬、0.04-0.2重量％的钒、0.025重量％以下的磷、0.025重量％以下的硫和96.77-98.05重量％的铁。优选地，以所述客货混运用钢轨的总重量为基准，所述客货混运用钢轨可以含有0.72-0.77重量％的碳、0.38-0.70重量％的硅、0.90-1.06重量％的锰、0.15-0.24重量％的铬、0.08-0.14重量％的钒、0.020重量％以下的磷、0.016重量％以下的硫，97.06-97.77重量％的铁。以下说明本专利技术所述钢轨主要化学元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种客货混运用钢轨，该客货混运用钢轨的轨距角由球状珠光体组织构成，所述轨距角的厚度为3‑5mm，硬度为311‑350HB，延伸率为12.5‑16％。

【技术特征摘要】
1.一种客货混运用钢轨，该客货混运用钢轨的轨距角由球状珠光体组织构成，所述轨距角的厚度为3-5mm，硬度为311-350HB，延伸率为12.5-16％，所述客货混运用钢轨的除轨距角以外的其他部位由片状珠光体组织构成，所述客货混运用钢轨的除轨距角以外的轨头基体的硬度为341-380HB，延伸率为10.0-13.0％。2.根据权利要求1所述的客货混运用钢轨，其中，以所述客货混运用钢轨的总重量为基准，所述客货混运用钢轨含有0.71-0.78重量％的碳、0.3-0.8重量％的硅、0.8-1.1重量％的锰、0.1-0.3重量％的铬、0.04-0.2重量％的钒、0.025重量％以下的磷、0.025重量％以下的硫和96.77-98.05重量％的铁。3.一种生产权利要求1或2所述的客货混运用钢轨的方法，该方法包括：将终轧后的钢轨进行快速冷却，然后对轨距角部位进行快速加热和保温；快速冷却的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓勇，郭华，贾济海，韩振宇，王春建，汪渊，袁俊，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51