过共析钢轨钢热处理工艺研究

利用淬火膨胀仪,结合金相和硬度,绘制过共析钢轨钢连续冷却转变曲线,并对其冷却过程中的组织性能进行分析。在此基础上,分析了冷速和终冷温度对过共析钢轨钢组织性能的影响,随着冷速增加和终冷温度的降低,硬度明显增加,但更容易生成马氏体。过共析钢轨钢热处理工艺设置需要合理匹配冷速和终冷温度,冷速可选择3.5~4.0℃/s,终冷可选择500~550℃,能够在不出现马氏体等异常组织的前提下获得高的硬度性能。

国内外热处理钢轨性能分析

主要介绍了国内外几个主要厂家生产的全长热处理钢轨的实物性能。对国内外几种全长热处理钢轨的实物性能检验分析表明，我国采钢PD3含钒微合金热处理钢轨的综合机械性能最好；攀钢PD2碳素热处理钢轨综合性能指标不亚于国外同类热处理钢轨；日本DHH铬合金在线热处理钢轨的硬度、强度与离线碳素热处理钢轨相当，但韧性略低。

CrNb低合金钢轨热处理研究

采用热模拟试验方法对新研制的CrNb低合金高强轨钢热处理工艺参数的最佳选择以及可焊性进行研究。研究结果表明 :CrNb轨钢重新奥氏体化、加热温度为 80 0℃～ 850℃时 ,U型缺口冲击值达到 70J以上 ,为热轧状态的 5倍多 ;当冷却速度为 1 0℃·s- 1 ～ 1 75℃·s- 1 时 ,为细片状珠光体组织 ,其硬度为 362HV～ 391HV ;焊接CCT曲线的测定结果表明 ,当冷却速度小于 0 5℃·s- 1 时 ,组织为全珠光体。采用加热温度为轨头踏面 940℃ ,冷却速度约 1 0℃·s- 1 的工艺参数对实物钢轨进行全长热处理后 ,其σb,σ0 2 ,δ5,Ψ ,ak 分别比热轧轨提高 2 7 6 % ,1 8 8% ,38 1 % ,1 55 6 %和 2 5 7% ,奥氏体晶粒度和珠光体片间距得到了明显的细化。

Si-Cr-Nb高强钢轨钢的研制

在实验室将 Si- Cr- Nb钢轨钢与 U IC90 0 A、U 71Mn等钢轨钢进行了对比试验研究。各钢种的力学性能测定和热模拟试验表明 ,Si- Cr- Nb钢轨钢具有良好的强韧性 ,适合于欠速淬火 ,具有较好的焊接性能。工业性试验验证了实验室的研究结果 ,Si- Cr-

高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化

研究正火-回火和等温热处理工艺对U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨显微组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经900℃正火+300℃回火后的力学性能为抗拉强度为1 396 MPa,伸长率为16.0%,冲击吸收功K_(U2)为57J,HB硬度值402;试验钢经870~930℃加热空冷至300℃等温处理后,抗拉强度基本保持在1 300 MPa左右,伸长率为17.0%,冲击吸收功K_(U2)≥80 J,HB硬度值375~395;和传统的正火+回火工艺相比,优化的等温热处理工艺可以大幅提高U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的冲击韧性,室温冲击吸收功由57 J提高到80 J以上,提高40%~56%,而断后伸长率基本保持不变,抗拉强度和踏面硬度略有降低。最佳优化工艺为:870℃正火后空冷至300℃保温4 h后空冷。

铁路重轨钢热处理过程的计算机模拟

对铁路重轨钢的热处理过程进行了计算机数值分析。对离线热处理过程的数值模拟表明,距圆角表面10～18mm处存在一个冷却速度达到7～8℃/s的区域,它处在贝氏体转变的临界冷却速度附近,很容易产生非平衡的异常组织。对在线热处理过程的数值模拟则表明,圆角效应使圆角内部相变区的冷却速度比表面快,从而导致圆角内部的硬度高于表面,这与实验结果是一致的。尽管钢轨心部总的冷却速度比表面慢,但相变区的冷却速度却有可能较快,若控制不好,甚至会在钢轨心部形成非平衡组织区域,对材料性能不利。

大型铸钢电石轨道板的消失模铸造工艺

为提高制造大型铸钢电石轨道板的成品率,采用消失模铸造工艺代替砂型铸造工艺。从轨道板模样制作、浇注系统设计、涂料配制及其涂敷工艺、型砂充填方法、浇注工艺和热处理工艺的制定等方面介绍制造轨道板的技术与方法,并分析轨道板铸件变形的原因及解决措施。结果表明,用消失模铸造工艺制造大型铸钢电石轨道板,铸件外形尺寸及其内在质量符合产品图样的技术要求,工艺技术简单,成品率高,是砂型铸造工艺的1.11倍。

国外钢轨热处理现状

概述了钢轨热处理的冷却方式、热处理的基本类型及其优缺点，介绍了采用余热淬火工艺的主要厂家概况。

我国钢轨全长热处理技术的研究和应用

综述了我国钢轨全长热处理技术的发展情况。分析了轨钢碳含量对连续冷却转变曲线、组织、性能的影响。介绍了生产线的流程、装备的特点及钢轨全长热处理技术的应用。

稀土重轨轧后余热控冷处理对力学性能的影响

研究了稀土重轨轧后余热控冷提高力学性能的可能性。试验结果表明，利用热轧余热进行控冷处理提高稀土重轨的力学性能是可行的，采用适当的工艺规范进行热处理可提高断裂强度、截面收缩率、冲击韧性和硬度。

攀钢1300MPa级重载铁路钢轨开发

通过采用V、Cr微合金化及在线热处理技术,攀钢成功开发出强度级别1 300 MPa,轨型75 kg/m,韧塑性与现有U75V钢轨相当的第四代钢轨新产品。金相组织、常规性能、特殊性能及磨损性能测试结果表明,钢轨各项指标均满足铁道行业相关标准要求,热处理后在踏面下15 mm处的轨头深层硬度仍保持与踏面处相当的硬度值,有利于延长钢轨的使用寿命。应用结果表明,通过总重5亿t后,钢轨服役状态良好,特别适用于重载铁路小半径曲线使用。

重轨钢中夹杂物的分析与控制

钢中非金属夹杂物是造成重轨钢内部损伤及产生疲劳破坏的主要原因,影响着高质量、高洁净度钢的发展。通过查阅重轨钢夹杂物有关文献,对钢中主要夹杂物进行了分析,探究了精炼渣、稀土元素、热处理、合金元素对钢中夹杂物的影响。目前对非金属夹杂物的研究主要集中在对精炼渣成分进行控制的全流程分析上,这也是控制钢中夹杂物最经济的一种方法,对热处理工艺的优化、稀土元素或Ca、Mg等合金元素的定量化研究也是未来研究的重点。

稀土Ce及热处理对铸态U75V钢中夹杂物的影响

以铸态U75V为实验钢种,研究了向钢中添加稀土Ce、热处理工艺及二者共同作用对钢中以MnS为主的夹杂物的影响。结果表明,原始铸态U75V钢中主要有三类夹杂物:纯MnS、Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MnO复合夹杂物及MnS半包裹Al_(2)O_(3)-SiO_(2)的复合夹杂物;其平均尺寸为4.75μm,平均长宽比为1.27。将原始铸态U75V钢加热至1300℃保温1h后空冷,钢中夹杂物的种类和成分未发生明显变化,但夹杂物平均尺寸降低至3.8μm,降低了约20%,平均长宽比也减小约4.7%。向钢中添加0.0013%稀土Ce后,夹杂物成分复杂化,除了纯MnS以外,还有三种不同形态的含Ce夹杂物;与原始铸态U75V钢相比,添加稀土Ce后,夹杂物平均尺寸显著降低,减小了1.91μm(约40%),但长宽比略增(约1.6%)。向钢中添加稀土Ce再加热至1300保温1h后空冷,与原始铸态U75V钢相比,夹杂物平均尺寸降低约34%,长宽比降低约2.4%。综合对比,在U75V钢中添加0.0013%稀土Ce并对其进行1300℃保温1h后空冷处理,钢中MnS及相关夹杂物尺寸和长宽比均明显降低。

线上钢轨焊接接头电感应热处理的应用

研究了电感应热处理设备在线上钢轨焊接接头热处理的工艺参数和现场施工组织流程,探讨电感应热处理工艺在线上钢轨焊接接头应用的优选方案。实践证明,采用电感应热处理工艺替代传统的火焰正火,减少了人为因素的干扰,提高了现场钢轨闪光焊接接头质量。

重载线路用新型钢轨闪光焊质量研究

随着高速铁路及重载铁路的快速发展,对钢轨及钢轨焊接接头的质量提出更高的要求。为提高钢轨强度和硬度,攀钢研发出PG5(U95Cr)过共析钢轨,包钢研发出U20Mn贝氏体钢轨。使用GAAS80/580闪光焊机和感应热处理设备开展焊接及热处理试验,并进行落锤、硬度、冲击、拉伸、疲劳、静弯及金相等各项性能检测。结果表明,接头各项性能指标满足TB/T1632-2014标准要求,接头质量良好。

U71MnSiCu重型钢轨的热处理工艺研究

通过采用金相组织分析和硬度检测等方法对U71MnSiCu钢的热处理工艺参数进行研究。根据试验结果制定了U71MnSiCu钢轨的热处理工艺并用于生产实践中。最终18件钢轨均获得较高硬度值,一次性合格率100%。

新型DK系列整体锰钢道岔制造技术简析

整体锰钢道岔的制造采用了先进的消失膜技术,并能准确控制锰钢的熔炼温度和热处理温度,从而保证了锰钢合金的化学成分和铸钢道岔的收缩率。所以锰钢道岔具有耐磨性能好,使用寿命长,事故率低,安全等特点,它的制造和使用具有推广意义。

钢轨热处理喷风冷却超音速仿形喷嘴设计及仿真

针对钢轨风冷淬火技术存在的冷却能力弱和冷却均匀性差的突出问题,设计了超音速仿形喷嘴(SP喷嘴),通过超音速射流提高冷却能力,通过对钢轨轨头结构的仿形提高冷却均匀性。使用数值仿真结合试验研究了SP喷嘴对钢轨换热特性的影响。结果表明,SP喷嘴较现有的圆形常速喷嘴、圆形超音速喷嘴和常速仿形喷嘴的冷却能力分别提高了54.22%、13.88%和47.01%,冷却均匀性分别提高了31.11%、31.11%和6.06%。生产时,调节SP喷嘴入口压力,使高温钢轨在冷却至相变结束温度之前(约500℃)以接近但不大于其珠光体转变临界冷却速率的速率进行冷却,之后尽可能增大喷嘴入口压力,有利于在保证钢轨热处理性能的前提下提高生产效率。

百米U75V钢轨在线热处理技术研究进展

综述了百米U75V钢轨在线热处理工艺的方法、特点及研究进展。介绍了热处理冷却工艺参数以及喷风工艺参数对百米热处理U75V钢轨的生产效率、组织成分和力学性能等方面的影响特性。提出了百米珠光体型钢轨热处理工艺未来重点研究方向的建议:以缩短钢轨所需热处理冷却时间为目标,综合研究冷却工艺参数对其组织形貌和力学性能的影响规律,并对其进行优化;进一步缩小合金成分含量的允许波动范围,将有利于结合热处理工艺的优化而进一步提升U75V钢轨的性能;研制兼具换热能力和换热均匀性的喷嘴或喷风工艺方法,将有利于促进钢轨热处理工艺的优化和钢轨性能的提高。

43 kg/m爬坡式尖轨的离线热处理

为提升材质为U71Mn钢的43 kg/m爬坡式尖轨离线热处理后的整体性能,避免热处理过程中尖轨小断面台阶处打火缺陷,通过改变机加工顺序和加工量,以及针对不同断面长度区间,采用不同车速和风压的欠速淬火热处理方式,对热处理后的尖轨表面硬度、断面硬度和硬化层形貌及显微组织进行检测分析。结果表明,采用从尖端至35 mm断面统一按35 mm断面尺寸加工,35 mm断面至跟端按成品尺寸加工,热处理后再机加工到成品尺寸的改进工艺后,小断面硬度有了较大的提高,断面硬度达到32.0~34.5 HRC,显微组织为珠光体+少量铁素体,无马氏体、贝氏体等异常组织,并消除了打火缺陷,完全满足相关要求。