增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度的方法及钢轨技术

本发明专利技术公开了一种增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度的方法及钢轨，方法包括：对钢轨进行闪光焊接，包括：依次进行通电加热阶段

【技术实现步骤摘要】
～
10s。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，在整个闪光焊接过程中，两侧钢轨距离待焊端面0～
25mm
的区域内的温度为
900
～
1650℃
，持续时间为
100
～
200s。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述通电加热阶段的电压为
300V
，平均电流为
500A
，持续时间为
80s
；所述加速冷却的终止温度为
430℃
，平均冷却速度为
5℃/s。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述通电加热阶段的电压为
385V
，平均电流为
800A
，持续时间为
100s
；所述加速冷却的终止温度为
500℃
，平均冷却速度为
35℃/s。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，所述通电加热阶段的电压为
356V
，平均电流为
600A
，持续时间为
90s
；所述加速冷却的终止温度为
480℃
，平均冷却速度为
25℃/s。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，待焊接钢轨为高强轨头硬化珠光体钢轨，钢轨的主要化学成分中
C
元素的质量分数处于
0.74
％～
0.86
％
、Si
元素的质量分数处于
0.10
％～<br/>0.60
％
、Mn
元素的质量分数处于
0.75
％～
1.25
％
、P
元素和
S
元素的质量分数均不超过
0.020
％，
Cr
元素的质量分数不超过
0.30
％，
V
元素的质量分数不超过
0.01
％；钢轨的轨距角处抗拉强度至少为
1172MPa
，距离轨头外廓表面的深度为
25mm
处的硬度大于等于
370HB。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提出一种采用如上所述的方法制备的钢轨，所述钢轨近焊缝区的轨头内部区域的硬度为钢轨母材的轨头内部区域的硬度的
95
％～
110
％，所述钢轨近焊缝区的轨头内部区域的显微组织中珠光体面积占比大于等于
97
％，其中所述轨头内部区域为距离轨头表面深度为0～
25mm
的区域
。
[0017]在根据本专利技术的实施例的增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度的方法中，通过改进闪光焊接过程的相关参数
(
特别是通电加热阶段的电压
、
电流
、
时间等参数
)
以及焊后热处理过程的相关参数，能够增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度，提高钢轨闪光焊接头的轨头内部硬度，从而提升钢轨焊接头耐磨性和使用寿命
。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0019]图1示出根据本专利技术实施例的近焊缝区的轨头内部区域的示意图；
[0020]图2示出根据本专利技术实施例的近焊缝区的轨头内部区域的另一示意图
。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术的目的
、
技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术实施例进一步详细说明
。
[0022]需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明
。
[0023]本专利技术提出一种增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度的方法，包括：
[0024]对钢轨进行闪光焊接，包括：依次进行通电加热阶段
、
加压顶锻阶段；其中，所述通
电加热阶段的电压为
300
～
385V
，平均电流为
500
～
800A
，持续时间
80
～
100s
；
[0025]对经过闪光焊接的钢轨进行热处理，包括：采用专用设备对钢轨接头近焊缝区轨头顶面
、
轨头侧面以及轨头下颚处进行加速冷却，所述加速冷却的起始温度大于
700℃
，终止温度为
430℃
～
500℃
，平均冷却速度为5～
35℃/s。
[0026]在本专利技术的实施例中，通过改进闪光焊接过程的相关参数
(
特别是通电加热阶段的电压
、
电流
、
时间等参数
)
以及焊后热处理过程的相关参数，能够增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度，提高钢轨闪光焊接头的轨头内部硬度，从而提升钢轨焊接头耐磨性和使用寿命
。
[0027]热处理的主要作用是消除焊接接头内部应力，细化奥氏体晶粒，使组织均匀化，提升接头强度和硬度，本专利技术中采用的热处理方法其主要作用除上述热处理的基本作用外，还能够提高深硬化层钢轨闪光焊接头的轨头内部硬度
。
钢轨焊接完成后，接头处于高温阶段时的组织为奥氏体组织
。
随着钢轨接头的冷却，奥氏体组织在不同的温度阶段和冷却速度下会发生奥氏体向珠光体转变
、
奥氏体向马氏体或贝氏体转变
。
马氏体和贝氏体在珠光体钢轨中属有害组织，能够显著降低接头的服役性能，影响列车运行安全
。
奥氏体以大于钢轨材质临界冷速的速度冷却至，低于贝氏体
、
马氏体开始转变温度时，接头内部将出现马氏体或贝氏体等有害组织
。
因此，需要控制终止温度为
430℃
～
500℃
，平均冷却速度为5～
35℃/s。
同时，为保证接头在轨头心部的硬度得到提升，需要奥氏体在足够高的温度下，具有足够大的过冷度，因此加速冷却的起始温度大于
700℃
，并且对对钢轨接头近焊缝区轨头顶面
、
轨头侧面以及轨头下颚处进行加速冷却
。
[0028]钢轨接头温度的高低
、
冷却
/
温升速度的快慢直接影响着金属材料的相变过程
。
本专利技术限定的上述焊接过程中所有的时间
、
电流
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种增加钢轨闪光焊接头轨头硬化厚度的方法，其特征在于，包括：对钢轨进行闪光焊接，包括：依次进行通电加热阶段
、
加压顶锻阶段；其中，所述通电加热阶段的电压为
300
～
385V
，平均电流为
500
～
800A
，持续时间
80
～
100s
；对经过闪光焊接的钢轨进行热处理，包括：对钢轨接头近焊缝区轨头顶面
、
轨头侧面以及轨头下颚处进行加速冷却，所述加速冷却的起始温度大于
700℃
，终止温度为
430℃
～
500℃
，平均冷却速度为5～
35℃/s。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通电加热阶段，向待焊钢轨两端施加的对向压力为
20
～
130kN
，钢轨消耗量为8～
20mm。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对钢轨进行闪光焊接还包括：在所述加压顶锻阶段之后进行推瘤阶段，并且所述加压顶锻阶段结束后到所述推瘤阶段完全结束的时间为5～
10s。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在整个闪光焊接过程中，两侧钢轨距离待焊端面0～
25mm
的区域内的温度为
900
～
1650℃
，持续时间为
100
～
200s。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通电加热阶段的电压为
300V
，平均电流为
500A
，持续时间为
80s
；所述加速冷却的终止温度为
430℃
，平均冷却速度为
5℃/s。6.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通电加热阶段的电压为
385V
，平均电流为<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆鑫，李大东，邓健，黄洁，
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：