贝氏体钢轨的热处理方法技术

本发明专利技术公开了一种贝氏体钢轨的热处理方法。该贝氏体钢轨的热处理方法包括：将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460℃-490℃；将钢轨以2.0℃/s-4.0℃/s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250℃-290℃；使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300℃以上；将钢轨置于炉膛温度为300℃-350℃的加热炉内回火处理2h-6h；将钢轨空冷至室温。经根据本发明专利技术的热处理方法得到的钢轨在获得稳定残余奥氏体组织的同时具有良好的综合力学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，更具体地讲，涉及一种含有稳定残余奥氏体的高性能。
技术介绍
钢轨是引导列车运行并将车轮载荷传递给道床的关键部件，其质量的优劣直接影响线路的运营效率和行车安全。近年来，随着铁路轴重和通过总重的不断提高，对钢轨的性能和综合质量提出了更高的要求。研究已证明，由贝氏体型铁素体、残余奥氏体及微量马氏体组成的无碳化物贝氏体/马氏体复相钢在钢轨领域拥有巨大的开发潜力，世界各国学者在贝氏体钢轨的研制、应用与完善方法开展了大量工作。目前，贝氏体钢轨的生产工艺主要分为以下三种 (I)将钢坯轧制为钢轨后直接空冷至室温，此时将得到上贝氏体(微量)+无碳化物贝氏体+残余奥氏体(少量)+马氏体(微量)的复相钢，配合后续回火工序稳定钢中残余奥氏体并使得马氏体也转变为回火马氏体，钢轨的强韧性较空冷条件下有所改善；(2)提高钢中Mo、Ni、V、Ti等贵重合金元素的含量，将轧制后的钢轨直接空冷至室温，从而得到具有良好强韧性的无碳化物贝氏体+残余奥氏体+马氏体复相钢。该方法由于无奥氏体稳定化措施，所以钢中残余奥氏体在列车车轮冲击载荷等外力作用存在诱发形成脆性的马氏体的趋势；(3)将钢坯轧制为钢轨后自奥氏体相区施加冷却介质，以1-10°C /s的冷速对钢轨实施加速冷却至300-500°C时停止冷却，其后空冷至室温，得到强韧性良好的贝氏体钢轨，公开号为CN1095421A的专利申请即采用上述方法。研究表明，采用该方法生产的钢轨在加速冷却过程中，由于钢轨横断面热容的不均匀分布，易于产生较大弯曲变形，导致钢轨的平直度降低，在后续矫直工序将产生较大的残余应力，影响钢轨的安全性。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种。根据本专利技术的包括将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460°C -490°C ;将钢轨以2. (TC /s-4. (TC /s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250°C -290°C ;使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300°C以上；将钢轨置于炉膛温度为300°C _350°C的加热炉内回火处理2h-6h ;将钢轨空冷至室温。根据本专利技术的实施例，可以通过向钢轨轨头施加冷却介质进行强制冷却。根据本专利技术的实施例，冷却介质可以为水雾混合气体或压缩空气。经根据本专利技术的热处理方法得到的钢轨在获得稳定残余奥氏体组织的同时具有良好的综合力学性能。附图说明通过结合附图进行的示例性实施例的以下描述，本专利技术的这些和/或其他方面和优点将变得清楚和更易于理解，其中图I是中国铁道行业标准中的钢轨轨头断面硬度测试位置的示意图。图2是根据本专利技术示例性实施例的热处理方法得到的贝氏体钢轨的显微组织照片。图3是根据现有技术的热处理方法得到的贝氏体钢轨的显微组织照片。具体实施例方式在贝氏体钢轨的轧制过程中，通常将含有贝氏体钢轨成分的钢坯送至加热炉中加·热，并且通常采用1200°C -1300°C的均热温度和不小于2h的均热时间，并且均热通常采用先快后慢的加热方式。然后，在保温至规定时间之后在轧机中轧制为所需断面钢轨。此外，终轧温度通常为大约900°C -1000°C。下面将参照示例性实施例详细地描述根据本专利技术的例如经上述轧制后得到的钢轨的热处理方法，然而，本专利技术不限于对上述轧制后的钢轨进行热处理。首先，将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至大约460°C -490°C ；然后，将钢轨以大约2. (TC /s-4. (TC /s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至大约 250 0C -290 0C ο根据本专利技术的示例性实施例，可以将终轧后的钢轨直立于辊道后进行空冷直至钢轨轨头表层温度降至大约460°C _490°C，然后可以通过向钢轨轨头施加冷却介质对钢轨进行强制冷却，例如可以向钢轨轨头的顶表面和两个侧面施加冷却介质对钢轨进行强制冷却。这里，可以将钢轨的冷却速度控制为大约2. (TC /s-4. (TC /S。然而，本领域技术人员将认识到，对钢轨的强制冷却不限于以上方式。此外，根据本专利技术的示例性实施例，冷却介质可以为水雾混合气体或压缩空气。在轧后空冷条件下，贝氏体钢轨的相变温度在大约350_400°C之间。在现有技术中，从奥氏体相区开始实施加速冷却，由于开始加速冷却温度距离相变温度范围较宽，需冷却较长时间，这样将耗费较多的冷却介质能源；此外，从奥氏体相区开始实施加速冷却，在加速冷却过程中，钢轨轨头表层受到冷却介质加速冷却的同时，来自轨头心部和轨腰部位的热量将通过热传递方式向轨头表层扩散，导致轨头难以在更大的过冷度下完成相变，并最终导致轨头断面的强硬度出现由表层至心部递减的现象，无法实现全面硬化。因此，在奥氏体相区至490°C温度区间实施加速冷却，对提高钢轨的综合性能指标无显著帮助。然而，根据本专利技术的示例性实施例，当钢轨轨头表层温度自然冷却至大约460°C -490°C时，轨腰与轨底的温度均低于500°C。此时实施加速冷却，轨头表层温度显著降低，而来自轨头心部的热量难以有效补充，同时，因距离贝氏体相变点较近，可使钢轨轨头全断面特别是轨头心部在更大的过冷度下完成相变。因此，钢轨可获得比
技术介绍
中提到的热处理方法更高的性能指标。此外，在强制冷却过程中，如果冷却速度低于2°C /S，则轨头表层的温度难以快速下降，无法有效传递至心部，同时来自心部的热量将反补表层，不利于提高钢轨的综合性能；如果冷却速度高于4°C /s，则由于表层冷却速度过快而产生较多的马氏体，尽管结合后续的回火处理，可转变为回火马氏体，但也无法完全转变，最终保留至室温的马氏体组织将不利于钢轨的安全使用。此外，在强制冷却后，如果钢轨轨头表层的强制冷却终温高于290°C，则尽管轨头表层已获得细小的贝氏体组织，但轨头心部由于温度较高而将产生粗大的贝氏体组织并最终影响室温下钢轨的性能，不利于实现全断面性能的统一；如果钢轨轨头表层的强制冷却终温低于250°C，则在贝氏体组织中将生成大量的马氏体，即使通过后续的回火处理也难以消除，从而导致钢轨韧塑性显著降低甚至导致钢轨无法使用。接下来，使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300°C以上；然后将钢轨置于炉膛温度为300°C _350°C的加热炉内回火处理2h-6h。根据本专利技术的示例性实施例，在完成强制冷却后，将钢轨置于空气中，此时，来自轨头心部和轨腰部位的热量将会使轨头表层温度回升50-60°C。因此，在上述强制冷却至2500C -290°C之后，钢轨表层温度可以自然回升至300°C以上。在前述强制冷却阶段完成后，来自轨腰和轨头心部的热量仍向轨头表层补充，即钢轨全断面处于均热状态，通过一段 时间的均热后，钢轨平均温度在大约300-350°C之间，此时进行回火处理，可显著缩短回火时间，并可获得更加均匀的性能分布。此外，通过前述强制冷却，细小的贝氏体组织已经形成，在薄片状贝氏型体铁素体的片层间包含残余奥氏体，此时的残余奥氏体是不稳定的，需通过回火处理进一步稳定，才能获得强韧性俱佳的稳定钢轨。虽然钢轨强制冷却后温度的回升能够起到一定的回火作用，但其作用有限。这是因为，来自轨腰和轨底的热量只能维持较短时间内钢轨温度的回升，当钢轨达到均热态后，全断面温度将同时降低，并在很短的时间内降低至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贝氏体钢轨的热处理方法，其特征在于，所述贝氏体钢轨的热处理方法包括：将终轧后的钢轨自然冷却，以使钢轨轨头表层温度降至460℃？490℃；将钢轨以2.0℃/s？4.0℃/s的冷却速度强制冷却，以使钢轨轨头表层温度降至250℃？290℃；使钢轨温度自然回升直至钢轨轨头表层温度达到300℃以上；将钢轨置于炉膛温度为300℃？350℃的加热炉内回火处理2h？6h；将钢轨空冷至室温。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩振宇，邹明，贾济海，郭华，刘建华，邓勇，王春建，袁俊，姚麾，
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：