一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法技术

本发明专利技术公开了一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法，该方法包含以下步骤：将钢轨焊接完成时的温度控制在第一温度，将焊接后的焊接接头冷却；将焊接接头以5～10℃/s的加热速度加热至第二温度；将焊接接头空冷至第三温度；向焊接接头喷吹冷却介质至焊接接头冷却至第四温度；将焊接接头空冷至室温。该方法能够有效改善钢轨焊接接头纵断面硬度及强韧性匹配度，避免了因焊接区域硬度不匹配而导致的焊接接头裂纹扩展，延长钢轨使用寿命，保证铁路运行安全。保证铁路运行安全。保证铁路运行安全。

【技术实现步骤摘要】
一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法


[0001]本专利技术属于钢轨焊接
，特别涉及一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法。

技术介绍

[0002]随着货车平均轴重的逐年增加，轨道状态的恶化与部件伤损问题日益突出，为此工务部门对轨道结构采取了相应的加强与维修措施。目前，重载线路采用了焊接无缝钢轨，能够有效提高线路的稳定性。现阶段，钢轨无缝化已成为必然趋势。作为钢轨无缝化环节中的一道重要工序，钢轨焊接质量直接关系到铁路线路服役寿命，甚至行车安全。钢轨服役过程中，受焊接质量及线路实际运营条件复杂性的影响，焊接长轨条的断裂大多发生在焊接接头上，因而焊接接头成为了无缝线路的薄弱环节。
[0003]针对高原、高寒地区超长下坡路段的钢轨踏面容易出现擦伤马氏体组织导致断轨风险的问题，研发出了中碳低合金钢轨。因钢轨碳含量处于中限，合金含量较低的特殊成分设计，这种中碳低合金钢轨在超长下坡路段不易出现轮轨接触擦伤的马氏体白层淬硬组织。然而，这种中碳低合金钢轨受焊接热循环作用后，焊缝区域的淬硬层容易消失并出现一较宽的低硬度区，导致焊缝及热影响区的硬度低于钢轨母材，焊接接头与钢轨母材的强韧性匹配度较低。
[0004]因此，本领域亟需研发一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法，以使焊缝区域的性能能够满足规定的要求。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题中的至少一项，本专利技术提出了一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法。本专利技术的方法能够有效改善钢轨焊接接头纵断面硬度，避免了因焊接区域硬度不匹配而导致的焊接接头裂纹扩展，延长钢轨使用寿命，保证铁路运行安全。
[0006]依据本专利技术，提供一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法，包含以下步骤：
[0007]将钢轨焊接完成时的温度控制在第一温度，将焊接后的焊接接头冷却；
[0008]将焊接接头以5～10℃/s的加热速度加热至第二温度；
[0009]将所述焊接接头空冷至第三温度；
[0010]向所述焊接接头喷吹冷却介质至所述焊接接头冷却至第四温度；
[0011]将所述焊接接头空冷至室温。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述中碳低合金钢轨焊接接头的母材包括按重量百分比计的如下组成成分：C：0.50％～0.70％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.50％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述第一温度为选自570～780℃中的温度。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，加热时间控制在125～156s的范围内。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，所述第二温度为选自900～980℃中的温度。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，所述第三温度为选自700～800℃中的温度。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，所述喷风冷却的冷却介质为压缩空气、雾或水雾混合气体中的至少一种。
[0018]根据本专利技术的一个实施例，所述第四温度为选自320～480℃中的温度。
[0019]根据本专利技术的一个实施例，所述加热采用全断面加热。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，所述焊接是闪光焊接，所述闪光焊接包括移动闪光焊接和固定闪光焊接中的至少一种。
[0021]由于采用以上技术方案，本专利技术与现有技术相比具有下列有益效果中的至少一项：
[0022](1)本专利技术的方法能够有效改善钢轨焊接接头纵断面硬度，避免了因焊接区域硬度不匹配而导致的焊接接头裂纹扩展，延长钢轨使用寿命；
[0023](2)采用本专利技术提供的方法对中碳低合金钢轨的焊接接头进行处理可以显著控制中碳低合金闪光焊接头纵断面硬度在合理的范围内，满足相关标准要求，得到良好的强韧性匹配，从而保证铁路运行安全。
附图说明
[0024]图1为采用实施例1中的方法所得到的中碳低合金钢轨焊接接头的纵断面硬度分布图；
[0025]图2为采用实施例2中的方法所得到的中碳低合金钢轨焊接接头的纵断面硬度分布图；
[0026]图3为采用对比例1中的方法所得到的中碳低合金钢轨焊接接头的纵断面硬度分布图。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0028]在本专利技术中，“焊接接头”指的是经焊接后得到的包含焊缝和/或正火热影响区在内的长度为80
‑
120mm范围的区域，该区域的中心为钢轨焊缝。在本专利技术中，“室温”指的是5
‑
40℃范围的温度。
[0029]在常规的正火处理中，将金属工件加热至900℃以上，保温一段时间后，将金属工件从炉中取出，并在空气中进行自然冷却、或喷雾、或喷压缩空气冷却。然而，钢轨焊接接头的焊后正火热处理与通常小尺寸工件使用的热处理工艺不同，因钢轨焊接后试样长度可高达数百米，这就决定了钢轨焊接接头的正火热处理不可能在达到目标温度后进行长时间保温(奥氏体化温度以上的温度)。因而，一般采用比常规正火温度稍高的温度将钢轨焊接接头加热至目标温度后，再进行空冷或风冷的热处理工艺。
[0030]在本专利技术的方法中，将冷却得到的焊接接头加热时采用全断面的方式进行加热，
所述采用全断面的方式进行加热是指对包含焊缝在内的长度约为80
‑
120mm范围内的钢轨焊接接头整个截面进行加热的方式。
[0031]在本专利技术的方法中，焊接接头冷却时，冷却区域除正火加热区外，还包括加热区外两侧长度80mm范围内的钢轨轨头踏面和侧面。
[0032]本专利技术的控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法可以适用于各种焊接方法获得的焊接后残余温度较高的中碳低合金钢轨焊接接头，本专利技术的方法优选用于采用包括闪光焊接和气压焊接中的至少一种焊接方法获得的焊接后的残余温度较高的中碳低合金钢轨焊接接头。
[0033]本专利技术提供了一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法。该方法总体包含下文介绍的多个步骤。
[0034]步骤S1：将钢轨焊接完成时的温度控制在第一温度，并将焊接后的焊接接头冷却。
[0035]如上所述的，焊接可以是现有的可以获得较高焊后残余温度的各种焊接，优选用于采用包括闪光焊接和气压焊接中的至少一种焊接方法获得的焊接后的残余温度较高的中碳低合金钢轨焊接接头。将钢轨焊接完成时的温度控制在选自570～780℃范围内的第一温度。将焊接后的焊接接头空冷至介于室温至300℃范围内的温度。
[0036]其中中碳低合金钢轨焊接接头的母材包括按重量百分比计的如下组成成分：C：0.50％～0.70％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.50％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制中碳低合金钢轨焊接接头纵断面硬度的方法，其特征在于，包含以下步骤：将钢轨焊接完成时的温度控制在第一温度，将焊接后的焊接接头冷却；将所述焊接接头以5～10℃/s的加热速度加热至第二温度；将所述焊接接头空冷至第三温度；向所述焊接接头喷吹冷却介质至所述焊接接头冷却至第四温度；将所述焊接接头空冷至室温。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中碳低合金钢轨焊接接头的母材包括按重量百分比计的如下组成成分：C：0.50％～0.70％，Si：0.30％～0.60％，Mn：0.50％～0.80％，Cr+Ni+Cu+V：0.30％～1.0％，P、S≤0.025％，余量为Fe和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度为选自570...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞翔，李大东，邓健，陆鑫，
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：