一种整体锻压辙叉用合金钢及其热处理工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，属于合金钢热处理技术领域，包括如下重量百分比的化学组分：C：0.17‑0.25％；Si：0.9‑1.3％；Mn：2.0‑2.4％；Mo：0.3‑0.4％；Cr：0.13‑0.15％；Ni：0.34‑0.45％；B：0.0003‑0.0006％；Al:0.015～0.02％；S：≤0.015％；P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明专利技术还提供了上述UD21合金钢的热处理工艺，包括如下步骤：(1)淬火加热：均匀加热到850‑900℃，保温2‑3h，得到奥氏体；(2)等温淬火：工件进入350‑400℃等温槽，等温1‑1.5h，出炉空冷，得到下贝氏体；(3)回火、冷却：工件进入回火炉，均匀加热到190‑250℃，保温2‑3h，开启炉门，空冷至室温，组织为下贝氏体。本发明专利技术UD21合金钢机械强度高，韧性高，含氢量低，残余奥氏体含量低；本发明专利技术UD21合金钢的热处理工艺操作简单，易于实现。

Alloy steel for integral forging and crossing and its heat treatment process

The present invention provides an alloy steel for UD21 integral forging frog. It belongs to the field of heat treatment of alloy steel, including the chemical components of the following weight percentage: C:0.17 0.25%, Si:0.9 1.3%, Mn:2.0 2.4%; Mo:0.3 0.4%; Cr:0.13 0.15%; Ni:0.34 0.45%; B:0.0003 0.0006%; Al:0 .015 ~ 0.02%; S: less than 0.015%; P: less than 0.015%, the allowance is Fe and unavoidable impurities. The invention also provides the heat treatment process of the UD21 alloy steel, including the following steps: (1) quenching and heating: heating evenly to 900 degrees centigrade, 2 and 2, to obtain austenite; (2) isothermal quenching: the workpiece enters 350 of 400 centigrade isothermal grooves, isothermal 1 1.5h, out of furnace cold, lower bainite; (3) tempering, cooling: workpiece (3): workpiece Enter the tempering furnace, evenly heat up to 190 3H 250 C, heat up 2 h, open the furnace door, air cool to room temperature, and organize as lower bainite. The UD21 alloy steel has high mechanical strength, high toughness, low hydrogen content and low residual austenite content. The heat treatment process of the UD21 alloy steel in the invention is simple and easy to be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种整体锻压辙叉用合金钢及其热处理工艺
本专利技术涉及合金钢热处理
，具体是一种整体锻压辙叉用合金钢及其热处理工艺。
技术介绍
整体锻压辙叉是一种全新的辙叉产品，区别于铸造的高锰钢辙叉和拼装的合金钢组合辙叉，采用具有整体性好、韧性配合更好到合金钢材料整体锻压而成。氢损伤主要是氢导致塑性、韧性降低，脆性增加，简称氢脆。TB/T2344-2012《43kg/m-75kg/m钢轨订货技术条件》中6.2.3规定钢水氢含量不应大于2.5ppm。残余奥氏体组织硬度较低，应变后可诱发马氏体相变，致使工件表面和近表面出现微裂纹，随后扩展为麻面或剥落掉块等损伤，带来安全隐患。目前现有的钢轨和辙叉标准均没有对残余奥氏体含量进行规定。现有拼装的合金钢组合辙叉材料残余奥氏体含量均在10％-20％。针对上述问题，本专利技术提供了应用于整体锻压辙叉的UD21合金钢及其热处理工艺，以满足整体锻压辙叉的使用要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是：克服现有技术的不足，为整体锻压辙叉提供一种机械强度高，韧性高，含氢量低，残余奥氏体含量低的UD21合金钢及其热处理工艺。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其特征在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.17-0.25％；Si：0.9-1.3％；Mn：2.0-2.4％；Mo：0.3-0.4％；Cr：0.13-0.15％；Ni：0.34-0.45％；B：0.0003-0.0006％；Al:0.015～0.02％；S：≤0.015％；P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，包括如下重量百分比的化学组分：C：0.21％；Si：1.1％；Mn：2.2％；Mo：0.35％；Cr：0.14％；Ni：0.40％；B：0.0005％；Al:0.0175％；S：0.015％；P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。进一步地，所述UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械性能：抗拉强度≥1350Mpa，屈服强度≥1050Mpa，延伸率≥13％，断面率≥55％，洛氏硬度HRC38～45；20℃时的冲击吸收能量≥60J，-40℃时的冲击吸收能量≥30J，氢含量＜0.1ppm，残余奥氏体含量＜3％。本专利技术还提供了上述UD21整体锻压辙叉用合金钢的热处理工艺，其特征在于：包括如下步骤：(1)淬火加热：均匀加热到850-900℃，保温2-3h，硝盐冷却，得到奥氏体；(2)等温淬火：工件进入350-400℃等温槽，等温1-1.5h，出炉空冷，得到下贝氏体。等温淬火冷却相比连续冷却，贝氏体转变更完全、冷却时产生的应力应变更小，有利于减小工件的变形和开裂。(3)回火、空冷：工件进入回火炉，均匀加热到190-250℃，保温2-3h，开启炉门，空冷至室温，组织为下贝氏体。进一步地，所述步骤(1)中均匀加热到880℃，保温2.5h。进一步地，所述步骤(2)中进入到375℃等温槽，保温1.25h。进一步地，所述步骤(3)中进入回火炉，均匀加热到220℃，保温2.5h。本专利技术还提供了所述的UD21整体锻压辙叉用合金钢在制造整体锻压辙叉中的应用。本专利技术具有的优点和积极效果是：(1)本UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械强度高，韧性高，含氢量低，残余奥氏体含量低,氢含量检验结果＜0.1ppm，远低于现行相关标准的技术要求，其残余奥氏体含量＜3％，远低于既有拼装的合金钢组合辙叉材料。和同类辙叉用合金钢相比本专利技术加入微量的硼(0.0003～0.0006％),充分利用硼在相变动力学上的重要特性,加入硼可明显抑制铁素体在奥氏体晶界上的形核,并可使贝氏体转变曲线变得扁平,从而在低碳的情况下,在较宽冷却速度范围内都可得到贝氏体组织。另外，由于硼推迟了铁素体的形核过程(但并不影响奥氏体或铁素体基体的热力学性能，也就是说硼可以降低铁素体的形核速率，但并不影响其长大速率以及珠光体和马氏体的形成速度)而提高钢的淬透性。(2)本专利技术UD21整体锻压辙叉用合金钢适用于整体锻压辙叉的制造，使用寿命可达通过总重4亿吨。(3)本专利技术UD21整体锻压辙叉用合金钢的热处理工艺操作简单，易于实现。附图说明图1是本专利技术UD21整体锻压辙叉用合金钢热处理工艺的示意图。附图标记说明X-加热时间；Y-加热温度。具体实施方式实施例一一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其创新之处在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.21％；Si：1.1％；Mn：2.2％；Mo：0.35％；Cr：0.14％；Ni：0.40％；B：0.0005％；Al:0.0175％；S：0.015％；P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。上述UD21整体锻压辙叉用合金钢的热处理工艺，其创新之处在于：包括如下步骤：(1)淬火加热：均匀加热到880℃，保温2.5h，硝盐冷却，得到奥氏体；(2)等温淬火：工件进入375℃等温槽，等温1.25h，出炉空冷，得到下贝氏体；(3)回火、空冷：工件进入回火炉，均匀加热到220℃，保温2.5h，开启炉门，空冷至室温，组织为下贝氏体。本实施例中的UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械性能见表1。实施例二一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其创新之处在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.17％；Si：0.9％；Mn：2.0％；Mo：0.3％；Cr：0.13％；Ni：0.34％；B：0.0003％；Al:0.015％；S：≤0.015％；P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。一种UD21整体锻压辙叉用合金钢的热处理工艺，其创新之处在于：包括如下步骤：(1)淬火加热：均匀加热到900℃，保温2h，硝盐冷却，得到奥氏体；(2)等温淬火：工件进入400℃等温槽，等温1h，出炉空冷，得到下贝氏体；(3)回火、空冷：工件进入回火炉，均匀加热到190℃，保温2h，开启炉门，空冷至室温，组织为下贝氏体。本实施例中的UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械性能见表1。实施例三一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其创新之处在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.25％；Si：1.3％；Mn：2.4％；Mo：0.4％；Cr：0.15％；Ni：0.45％；B：0.0006％；Al:0.02％；S：≤0.015％；P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。一种UD21整体锻压辙叉用合金钢的热处理工艺，其创新之处在于：包括如下步骤：(1)淬火加热：均匀加热到880℃，保温3h，硝盐冷却，得到奥氏体；(2)等温淬火：工件进入350℃等温槽，等温1.5h，出炉空冷，得到下贝氏体；(3)回火、空冷：工件进入回火炉，均匀加热到250℃，保温3h，开启炉门，空冷至室温，组织为下贝氏体。本实施例中的UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械性能见表1。表1UD21整体锻压辙叉用合金钢经不同热处理工艺的机械性能指标综上可知，本专利技术各实施例中UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械性能抗拉强度≥1350Mpa，屈服强度≥1050Mpa，延伸率≥13％，断面率≥55％，洛氏硬度HRC38～45；冲击吸收能量≥60J(20℃)，冲击吸收能量≥30J(-40℃)氢含量＜0.1ppm，残余奥氏体含量＜3％。本专利技术UD21整体锻压辙叉用合金钢及其热处理工艺具有机械强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其特征在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.17‑0.25％；Si：0.9‑1.3％；Mn：2.0‑2.4％；Mo：0.3‑0.4％；Cr：0.13‑0.15％；Ni：0.34‑0.45％；B：0.0003‑0.0006％；Al:0.015～0.02％；S：≤0.015％；P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
1.一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其特征在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.17-0.25％；Si：0.9-1.3％；Mn：2.0-2.4％；Mo：0.3-0.4％；Cr：0.13-0.15％；Ni：0.34-0.45％；B：0.0003-0.0006％；Al:0.015～0.02％；S：≤0.015％；P：≤0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其特征在于：包括如下重量百分比的化学组分：C：0.21％；Si：1.1％；Mn：2.2％；Mo：0.35％；Cr：0.14％；Ni：0.40％；B：0.0005％；Al:0.0175％；S：0.015％；P：0.015％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1或2所述的一种UD21整体锻压辙叉用合金钢，其特征在于：所述UD21整体锻压辙叉用合金钢的机械性能：抗拉强度≥1350Mpa，屈服强度≥1050Mpa，延伸率≥13％，断面率≥55％，洛氏硬度HRC38～45...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭峰，李艳，
申请(专利权)人：张旭峰，
类型：发明
国别省市：天津,12