稀土在BNbRE重轨钢中的作用机制

通过化学分析、金相观察和理论分析,研究了稀土在BNbRE重轨钢中的存在状态和含量的变化规律,以及它对钢的硫化物夹杂、微观组织和性能的影响机制。研究发现,对于BNbRE重轨钢,加入大量的稀土并不能增加钢中固溶稀土的含量,固溶稀土的含量均保持在0.0012%以下。少量的固溶稀土可以细化BNbRE重轨钢的奥氏体晶粒和珠光体片层结构。在本实验条件下,BNbRE重轨钢的最佳稀土加入量约为0.02%,此时BNbRE重轨钢的塑性和冲击韧性得到显著提高。

稀土在洁净BNbRE重轨钢中的作用机制

通过实验测定、金相观察和理论分析,系统研究了稀土在洁净BNbRE重轨钢中的赋存状态和存量的变化规律,以及其对钢的硫化物夹杂、微观组织及性能的影响作用机制。研究发现,在钢洁净度大幅度提高的条件下,稀土在钢中的作用机制有所变化,微量的稀土起到实现净化钢液、变质夹杂物和微合金化作用,而且作用效果非常稳定。随着钢洁净度的提高,稀土加入量可以适当降低。在本实验条件下,洁净BNbRE重轨钢的稀土最佳加入量为～0.01%,此时洁净BNbRE重轨钢的塑性和冲击韧度得到显著改善。

CrNb轨钢与PD3、BNbRE轨钢组织和性能的对比研究

在U74普通碳素轨的基础上,增加Si含量,调整C、Mn含量,加入合金元素Cr、Nb,设计出CrNb低合金钢轨钢。研究了该钢轨钢与PD3、BNbRE钢轨钢组织和性能差异。重点比较了3种轨钢的CCT曲线,加热温度与奥氏体晶粒及冲击韧性之间的关系,热处理前后的珠光体片间距,奥氏体晶粒度及其有关性能,并对Cr、V、Nb在轨钢中的作用进行了讨论。结果表明:CrNb轨钢的强度与PD3、BNbRE轨钢基本相当,CrNb轨钢淬透性明显好于其他两种轨钢。

变形工艺参数对BNbRE钢显微组织的影响

利用G leeb le-1500D热模拟试验机研究了变形量,变形道次数等对BN bRE钢组织形态的影响。利用光学显微镜和扫描电子显微镜,观察了BN bRE钢试样的组织形态,利用洛氏硬度计测试了试样的硬度值。结果表明:随着变形量的增加,BN bRE钢显微组织明显变细。变形量越大,珠光体的片间距就越小,珠光体的强度和硬度就越高。在其他条件相同时,变形道次数对BN bRE钢显微组织影响不大。

PD3及BNbRE钢轨断裂韧性K_(IC)的研究

钢轨是铁路轨道中非常重要的构件 ,直接关系到行车的安全。铁路不断提速对钢轨提出了越来越高的要求 ,在要求其有更高的使用寿命的同时 ,还要求其有更好的韧塑性 ,以保证铁路的安全。断裂韧性 KIC 是反应材料抵抗裂纹失稳扩张能力的力学性能指标 ,因而研究目前铁路较为普遍应用的PD3和BNbRE钢轨的断裂韧性KIC ,对提速线路、尤其是即将铺轨的时速 2 0 0km秦沈客运专线上钢轨的使用安全性非常重要。本试验通过对PD3及BNbRE钢轨在室温和 - 2 0℃时断裂韧性 KIC 的测定 ,分析了碳含量、钢种化学成分以及温度对断裂韧性的影响。同时还比较了两个钢种断裂韧性的不同和对温度的敏感性 ,相比之下 ,PD3在室温时的断裂韧性要稍高一些 ,而在 - 2 0℃时 ,BNbRE的断裂韧性要高一些 ,显示出BNbRE的断裂韧性KIC 随温度降低而下降更小 ,因而表现出对温度更不敏感。但是两个钢种的断裂韧性 KIC 都达到了铁道部颁发的“时速 2 0 0km客运专线 6 0kg·m- 1 钢轨暂行技术条件”

BNbRE钢中的稀土

冶炼了不同稀土含量的BNbRE钢,用内耗法测定了稀土在钢中的固溶情况。

BNbRE高速轨用钢的试制

本文总结了准高速轨的试制过程 ,对其冶炼、精炼、连铸的生产工艺进行了较全面的分析。试制结果表明 ,采用BNbRE钢试制的准高速轨性能良好 。

BNbRE60AT轨试制

本文总结了BNbRE6 0AT轨的试制过程 ,对BNbRE6 0AT轨的生产工艺、钢轨性能进行了较全面的研究 ,并与U71Mn6 0AT轨进行了对比 ,考察了使用效果。结果表明 ,BNbRE 6 0AT轨综合性能良好 ,轧态σb≥ 980MPa ,δ5≥ 9% ,满足高强道岔轨的使用要求 ,可以批量生产。

压缩变形对BNbRE钢组织的影响

利用Gleeble 1500热模拟试验机研究了变形量、变形道次数等对BNbRE钢组织形态的影响.

稀土对BNbRE钢夹杂物的影响

研究了稀土对BNbRE钢组织的影响,结果表明。

稀土对BNbRE重轨钢组织及临界点的影响

研究了BNbRE钢中残留稀土元素对其相变临界点、退火后珠光体组织及热轧态奥氏体晶粒的影响.

BNbRE钢组织和相变温度研究

研究了BNbRE重轨钢中的夹杂物。采用DIL402C热膨胀仪,分析了BNbRE重轨钢的热膨胀系数;采用Formastor-Digital全自动相变仪分析了BNbRE重轨钢在冷却过程中的相变温度和组织。结果表明BNbRE钢中MnS夹杂物长度与宽度的比值较小,形成了稀土和硅酸盐的复合夹杂物;BNbRE钢当加热至Ac1～Ac3时,热膨胀系数低于U71Mn钢;BNbRE钢以12℃/S进行冷却时,得到了珠光体和马氏体。

BNbRE钢组织和相变温度研究

研究了BNbRE重轨钢中的夹杂物。采用DIL402C热膨胀仪,分析了BNbRE重轨钢的热膨胀系数;采用Formastor-Digital全自动相变仪,分析了BNbRE重轨钢在冷却过程中的相变温度和组织。结果表明BNbRE钢中MnS夹杂物长度与宽度的比值较小,形成了稀土和硅酸盐的复合夹杂物;BNbRE钢当加热至Ac1～Ac3时,热膨胀系数低于U71Mn钢;BNbRE钢以12℃/S进行冷却时,得到了珠光体和马氏体。

空气射流冷却条件下BNbRE钢轨温度场分布

采用Fluent软件,基于标准k-ε湍流模型对BNbRE钢轨在空气射流冷却过程的流场和温度场进行了有限元模拟,讨论了不同冷却风速(100、200 m/s)下钢轨二维模型的温度场及传热特性变化规律。结果表明:随着风速提高,钢轨表面传热系数增大,换热效果增强;对于风速为100 m/s的情况,当冷却时间达到80 s时,上部射流与壁面冲击后产生的贴壁气流分散到两侧,会影响下部射流方向;当风速为200 m/s,冷却时间为40 s时,贴壁气流已明显影响了两侧下部射流;将风速从100 m/s提高到200 m/s后,钢轨的冷却速率明显加快,表面终冷温度从543℃降至358℃,平均冷却速率也由2.55℃/s增加至4.42℃/s,这对于满足钢轨淬火冷却工艺的要求,从而控制最终组织具有重要理论指导意义。

高速铁路用钢轨生产技术

采用铌稀土(BNbRE)钢种,进行了钢的高纯净度、无缺陷连铸坯、高精度轧制、在线检验及相关技术研究,形成高级别钢轨生产工艺。结果表明:生产的钢轨能够满足《时速200公里客运专线60 kg/m钢轨暂行技术条件》的技术指标。

包钢铌稀土钢轨通过鉴定

我国自行研制生产的,适应国内铁路建设和机车提速需要的高强度耐磨钢轨“包钢铌稀土(BNbRE)轨”于1997年9月24日～25日在包钢通过了冶金部、铁道部组织的有关专家的正式鉴定。 BNbRE钢轨是由包钢轨梁厂、铁道部科学研究院、冶金部钢铁研究总院。