一种钢制弹条的热处理制造技术

本发明专利技术属于金属材料的热处理工艺，采用６０Ｓｉ↓［２］ＣｒＡ钢制造弹条。通过中频感应加热温度为９００－１１５０℃、弯制成型并淬火，回火加热温度为４７５－６２０℃。采用本发明专利技术给出的处理工艺加工弹条扣件，不仅弹条的强度高，韧性好，耐疲劳寿命长，而且缺口敏感性小；所选用的原料成本低，来源广泛，易于加工，便于推广应用。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料的热处理工艺。弹条是用来将钢轨固定在混凝土轨枕上的弹性扣件，其中包括有螺栓扣件和无螺栓扣件的各种弹性件(即弹条)。通常是采用∮12.5～∮14mm或∮18～∮21mm园钢棒在专用成型机上热弯成型，并经热处理而制成，常用的弹条是用55Si2Mn、60Si2Mn、或60Si2MnA钢制造，它适用于一般铁路运输。由于铁路向高速重载方向发展，对弹条的力学性能有较高的要求。对于国际招标(TCBW-92401)书中要求的使用条件，常用的弹条是达不到要求的。即使是选用各种力学性能均较好的材料，利用现有淬火加热温度为850±10℃，回火温度为410-480℃的处理工艺仍存在弹条韧性差，在受力较大时易断裂。另外由于该钢强度高，故缺口敏感性强，而钢材表面不可避免地，或多或少地存在一些缺陷，如果在上述温度范围内回火，则当弹条在交变载荷作用下因应力集中，在弹条表面缺陷处易产生疲劳裂纹，裂纹将会迅速扩展而造成弹条断裂。因此，使弹条的疲劳寿命大大降低。本申请人曾在93115878.8号专利申请中公开的弹条用60Si2CrVA钢制造处理工艺。虽能满足国际招标(TCBW-92401)书中的技术文件要求(该文件要求扣件使用条件为在机车轴重25T，车辆轴重23T，行车速度160km/h以上条件使用，并要求每个扣件初始扣压力不小于10KN，疲劳寿命大于500万次，扣压力损失不超过1KN，残余变形值不大于1mm)。但由于60Si2CrVA材料价格较贵，弹条造价较高，故推广使用困难。在满足弹条技术文件要求性能的前提下，选用材料应料源充足，价格低，容易加工。经过多种原料对比试验，最终选定了60Si2CrA(其化学成分为0.56～0.64%c、1.40～1.80%Si、0.4～0.70%Mn、0.70～1.00%Cr、≤0.35%Ni、≤0.25%Cu、≤0.030%S、≤0.030%P)钢。据现有资料记载，60Si2CrA钢热处理工艺为淬火加热温度为870℃±20℃，回火温度为420±50℃。因本钢材抗回火性能高，故当回火温度为420℃时，所处理的弹条硬度高，韧性差，在受力较大时易断裂，疲劳寿命降低。另外，由于该钢强度高，故缺口敏感性强。而钢材表面不可避免地、或多或少地存在一些缺陷，如果在上述温度回火，则当弹条在交变载荷作用下，因应力集中，在弹条表面缺陷处易产生疲劳裂纹源，裂纹将迅速扩展而造成弹条断裂。因此，使弹条的疲劳寿命大大降低。而达不到技术文件要求。本专利技术的目的是针对上述存在的缺点，提供一种利用成本低，来源广泛的原料制成韧性好，疲劳寿命长的弹条加工热处理工艺。本专利技术的技术要点是用60Si2CrA(其化学成分为0.56～0.64%c、1.40～1.80%Si、0.4～0.70%Mn、0.70～1.00%Cr、≤0.35%Ni、≤0.25%Cu、≤0.030%S、≤0.030%P)钢制造弹条，是通过中频感应加热温度为900-1150℃弯制成型并淬火，回火加热温度为475-620℃。采用本专利技术给出的处理工艺加工弹条扣件，不仅弹条的强度高，韧性好，耐疲劳寿命长，而且缺口敏感性小;所选用的原料成本低，来源广泛，易于加工，便于推广应用。采用本专利技术生产的有螺栓扣件中的弹条，经铁道部科学研究院铁道建筑研究所及中国铁路物资总公司铁道材料监测中心采用美国MTS810疲带试验机(25KN档/位移控制、Sin波。精度读出值误差≤3%)进行单件疲劳试验，试验结果为初始扣压力＞11KN，经500万次疲劳试验后试样无宏观损伤，扣压力损失＜1KN，残余变形＜1mm。以上试验结果表明，该弹条完全达到了供货技术要求，达到了国外同类产品水平。采用本专利技术生产的无螺栓扣件中的弹条，经铁道部科学研究院金属及化学研究所采用美国MTS810材料试验系统(位移控制疲劳、Sin波、16Hz、扣件最小变形13mm，最大变形14mm、精度优于读出值的3%)，按相应试验规定进行静载、疲劳试验。试验结果如下初始扣压力为13.475KN(要求≥11KN)经500万次疲劳试验后，试样无宏观损伤，扣压力损失为0.7KN(要求≤1KN)，残余变形值为0.8mm(要求≤1mm)。以上试验结果表明，该弹条扣件完全达到供货技术条件要求，达到了国外同类产品水平。实施例弹条扣件生产工艺流程为下料-加热成型-淬火-回火-表面处理-检验-包装。其处理工艺是采用输出功率为100-200KW，中频感应加热淬火，加热时间掌握在5-12秒，淬火加热温度为900-1150℃，淬火冷却介质为10＃机油，淬火冷却介质温度为20-80℃。回火加热温度为475-620℃，回火加热时间为60-120分钟，回火冷却介质为发黑液，回火冷却介质温度为20～80℃。权利要求1.一种钢制弹条的热处理工艺，其特征是化学成分为0.56～0.64%c、1.40～1.80%Si、0.4～0.70%Mn、0.70～1.00%Cr、≤0.35%Ni、≤0.25%Cu、≤0.03%S、≤0.030%P的60Si2CrA钢制弹条，是通过中频感应加热温度为900-1150℃弯制成型并淬火，回火加热温度为475-620℃。2.按照权利要求1所述的热处理工艺，其特征是用中频输出功率为100-200KW的中频感应加热淬火，加热时间掌握在20-40秒，回火加热时间为60-120分钟。全文摘要本专利技术属于金属材料的热处理工艺，采用60Si文档编号C22C38/34GK1108699SQ9411272公开日1995年9月20日 申请日期1994年12月28日 优先权日1994年12月28日专利技术者李成付, 肖云福, 赵崇江, 赵长余 申请人:铁道部沈阳桥梁工厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢制弹条的热处理工艺，其特征是化学成分为０. ５６～０. ６４％ｃ、１. ４０～１. ８０％Ｓｉ、０. ４～０. ７０％Ｍｎ、０. ７０～１. ００％Ｃｒ、≤０. ３５％Ｎｉ、≤０. ２５％Ｃｕ、≤０. ０３％Ｓ、≤０. ０３０％Ｐ的６０Ｓｉ↓［２］ＣｒＡ钢制弹条，是通过中频感应加热温度为９００－１１５０℃弯制成型并淬火，回火加热温度为４７５－６２０℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李成付，肖云福，赵崇江，赵长余，
申请(专利权)人：铁道部沈阳桥梁工厂，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]