專利名稱：軌道單元元件與路軌型鋼之間無任何添加材料的焊接的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一段包括由高合金鋼制成的鐵路道岔元件的軌道以及一段通過無熔敷金屬的焊縫相互連接的鋼軌，其中，所述高合金鋼中至少一種合金元素的含量至少等于5重量％。
本發(fā)明尤其涉及道岔如交叉轍叉與一段軌道(rail)如由碳鋼制成的運行線路軌道之間的連接。
已知碳鋼部件與高合金鋼部件焊接一起時，該操作期間產(chǎn)生的熔合會在兩部件界面處形成化學(xué)組成與各基礎(chǔ)材料不同的合金。當(dāng)例如采用閃光焊進行無熔敷金屬的焊接時，難于控制所形成合金的性質(zhì)。因此，獲得的焊接通常質(zhì)量很一般，更像是粘貼一起。
目前用于制造運行線路軌道的碳鋼含有0.55-0.8重量％的碳。為了確保足夠的硬度，軌道中還存在其他金屬添加元素如鉻。但是，鉻含量高會使得無法對兩個合金化程度過高的鋼進行焊接。
為了解決上述問題，已知的是可在高合金鋼制的鐵路道岔元件與軌道之間提供形成中間部件的鑲塊(insert)。該中間部件由一方面能夠容易焊接在鐵路道岔元件上，而另一方面又容易焊接在軌道上的材料制成。
特別是，由于形成鑲塊的材料的具體性質(zhì)以及需要提供兩種焊縫，因此，使用這種中間部件會提高實施連接工藝的成本。而且，在由焊接能量產(chǎn)生的熱影響區(qū)中可觀察到軌道硬度下降。
本發(fā)明的目的是提出一種解決方案，該方案能夠確保道岔元件和軌道具有令人滿意的硬度，而且，還能夠在無需提高形成道岔元件與軌道之間的連接的成本的情況下，確保該連接具有令人滿意的硬度。
為此，本發(fā)明涉及一段如上所述類型的軌道，其特征在于該段軌道由碳含量低于0.55重量％的低碳鋼制成。
根據(jù)特定的實施方案，所述軌道段具有一種或多種如下特性-所述軌道段由合金含量適中、而碳含量低于0.5重量％的低碳鋼制成；-制成軌道段的所述中合金低碳鋼是貝氏體鋼；-制成軌道段的所述中合金低碳鋼具有如下組成(以重量％計)●0.05-0.50％碳；●0.5-2.5％錳；●0.6-3％硅或鋁；●0.25-3.1％鉻；和●0-0.9％鉬；-制成軌道段的所述中合金低碳鋼的組成如下●0.28-0.36％碳；●1.40-1.70％錳；●最多0.03％磷；●0.01-0.03％硫；●最多0.005％鋁；●1-1.40％硅；●0.40-0.60％鉻；●0.08-0.20％鉬；●最多0.04％鈦；和●最多0.004％硼；以及-由錳含量為12-14重量％的高合金鋼制成的鐵路道岔元件。
通過參考下面僅以示例方式給出的描述并參照附圖，將會更好地了解本發(fā)明，所述附圖中-

圖1是與四段運行軌道焊接一起的軌道交叉轍叉的正面示意圖；-圖2是根據(jù)本發(fā)明的一段軌道焊縫的光學(xué)顯微照片；以及-圖3和4示出了在本發(fā)明兩個不同實施方案的焊縫區(qū)中，沿軌道段長度方向測得的硬度值。
圖1示出了一個允許兩段相交軌道交叉的交叉轍叉。所以，該交叉轍叉12的四個端部與四段運行線路14相連。
各線路段14通過無熔敷金屬的焊縫16與轍叉相連。
如其本身所知，交叉轍叉12由高合金鋼，特別是由至少一種合金元素含量等于至少5重量％的鋼制成。
該鋼尤其是一種含有12-14重量％錳的合金化鋼，交叉轍叉通過成型加工(moulding)而成。這鐘鋼是一種眾所周知的名為HADFIELD的鋼。
該鋼的硬度為170-230HB。
根據(jù)本發(fā)明，軌道段14由碳含量低于0.55重量％的中合金低碳鋼制成，而且，每個焊縫16均是在高合金鋼與中合金低碳鋼之間直接形成的無熔敷金屬的焊縫。中合金低碳鋼的碳含量優(yōu)選低于0.5重量％。
中合金低碳鋼優(yōu)選是無碳化物的貝氏體鋼。
制成軌道段14的低碳貝氏體鋼優(yōu)選具有如下組成(以重量％計)●0.05-0.50％碳；●0.5-2.5％錳；●0.6-3％硅或鋁；●0.25-3.1％鉻；和●0-0.9％鉬；甚至更優(yōu)選，所述貝氏體鋼具有如下組成●0.28-0.36％碳；●1.40-1.70％錳；●最多0.03％磷；●0.01-0.03％硫；●最多0.005％鋁；●1-1.40％硅；●0.40-0.60％鉻；●0.08-0.20％鉬；●最多0.04％鈦；和
●最多0.004％硼。
該鋼的硬度為350-390HB。
焊縫16例如根據(jù)本身已公知的傳統(tǒng)焊接循環(huán)采用閃光焊和鍛造獲得。
另一種方法是，所述焊縫可以借助感應(yīng)、借助摩擦、借助電子束、借助激光或者其它任何高能束來獲得。
所獲得的焊縫16的組織形貌如圖2所示。在該放大500倍的顯微照片上，低碳貝氏體鋼與高合金鋼的界面似乎非常整齊，兩種鋼以令人滿意的方式相互滲透。
根據(jù)此處涉及的第一個實施方案，由高合金鋼制成的道岔元件在閃光焊之前處于室溫，并且，具有重新退火后的硬度170-230HB。
這時，焊縫附近軌道段硬度的變化如圖3所示。
可以看出在軌道段的運行部分，軌道段14的硬度為290-330HB，而且，恰在焊縫附近，該硬度值提高至接近380HB。軌道段的硬度在由高合金鋼制成的道岔元件12中仍保持185-235HB。該硬度與焊接之前道岔元件的硬度相當(dāng)。
因此，可以看出采用根據(jù)本發(fā)明的組成，能夠使得恰在焊縫附近保持令人滿意的硬度，而且，該硬度不低于相互焊接一起的所述兩元件規(guī)定的硬度，并且，特別是，在熱影響區(qū)(HAZ)中無硬度下降。
根據(jù)另一種方案，待進行焊接的高合金鋼制成的道岔元件的端部在實施閃光焊之前進行預(yù)硬化處理，以提高其硬度。這種預(yù)硬化通過例如爆炸獲得。
結(jié)果，可使焊接之前道岔元件的硬度達(dá)到330-360HB。
圖4示出了采用這一附加步驟獲得的硬度測量結(jié)果。這時，軌道段的硬度與圖3基本一致。相反，恰在焊縫附近的高合金鋼制成的道岔元件的硬度基本等于350HB，該值與軌道段運行部分的硬度基本相等。
權(quán)利要求
1.軌段，其包括由其中至少一種合金元素含量至少等于5重量％的高合金鋼制成的鐵路道岔元件(12)，和通過無熔敷金屬焊縫直接相互連接的由中合金鋼制成的軌道段(14)，其特征在于軌道段(14)由碳含量低于0.55重量％的中合金低碳鋼制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軌段，其特征在于軌道段(14)由碳含量低于0.5重量％的中合金低碳鋼制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的軌段，其特征在于制成軌道段的中合金低碳鋼是貝氏體鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的軌段，其特征在于所述中合金低碳鋼是無碳化物的貝氏體鋼。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項的軌段，其特征在于制成軌道段的中合金低碳鋼具有如下組成(以重量％計)●0.05-0.50％碳；●0.5-2.5％錳；●0.6-3％硅或鋁；●0.2 5-3.1％鉻；和●0-0.9％鉬。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的軌段，其特征在于制成軌道段的中合金低碳鋼具有如下組成●0.28-0.36％碳；●1.40-1.70％錳；●最多0.03％磷；●0.01-0.03％硫；●最多0.005％鋁；●1-1.40％硅；●0.40-0.60％鉻；●0.08-0.20％鉬；●最多0.04％鈦；和●最多0.004％硼。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中之任何一項的軌段，其特征在于所述由高合金鋼制成的鐵路道岔元件含有12-14重量％錳。
全文摘要
公開了一種軌段，該軌段包括由至少一種合金元素含量至少等于5重量％的高合金鋼制成的鐵路路軌元件(12)，以及鋼制軌道段(14)。所述元件(12)與軌道段(14)通過無沉積金屬的焊接連接一起。軌道段(14)由碳含量低于0.55重量％的低碳中合金鋼制成。
文檔編號C22C38/02GK1662709SQ03814883
公開日2005年8月31日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月5日
發(fā)明者S·博梅爾, P·馬格 申請人:福斯洛科吉弗公司