專利名稱：高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造高速準高速鐵路道叉的高性能新型耐磨鋼，屬新材料冶金領域。
近年來，我國隨著國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，鐵路部門力圖增加列車載重負荷和提高列車運行速度，以便增大運輸能力，提高鐵路運輸效率，降低運輸成本，這樣一來，鐵路道叉的使用環(huán)境將進一步惡化，為了適應鐵路運輸事業(yè)發(fā)展的需要，就要求鐵路道叉質量有更進一步的改善。目前鐵路領域中，生產(chǎn)道叉普遍采用高錳鋼(ZGMn13)其特點是韌性高，但因其初始度低，形變硬化能力不足，耐磨差，不耐壓，使用壽命短，一般使用壽命為一年左右。為此國內外根據(jù)本國資源研制了含有不同合金的耐磨鋼軌材料，如國內的鞍山鋼鐵公司的發(fā)明專利ZL85100652A和清華大學的發(fā)明專利ZL86103008A高碳耐磨鋼軌新材質，雖然耐磨有所提高，仍達不到高速運行鐵路道叉所需材質的要求。西北工業(yè)大學申請的發(fā)明專利公開號CN1036231A為一種Si-Mn-Mo系低碳貝氏體鋼，含C量低于0.15％，不適用于做耐磨材料產(chǎn)品，特別是鐵路道叉。國外如日本新日本制鐵株式會社在中國申請的發(fā)明專利公開號CN1095421A所提到的合金組合及其生產(chǎn)工藝制造的鋼軌，對耐磨、抗壓、抗疲勞損傷都有所提高，其化學成分配比并非最佳。而在現(xiàn)行鐵路系統(tǒng)中，鐵路道叉主要用高錳鋼(ZGMn13)生產(chǎn)鐵路道叉。當鐵路運行提速后，鐵路道叉的磨損更加嚴重，使用壽命更短，進而增大了維修工作量，影響行車安全。
本發(fā)明針對上述問題，為了解決高速準高速鐵路道叉高性能的需要，通過對國內處文獻資料消化研究，提出Si-Mn-Gr-Mo-Ni合金元素配合，輔以稀土合金，V、Ti變質處理方案研制低合金、高性能鐵路道叉新型耐磨鋼，并研究相對應的工藝配合滿足性能要求。
本發(fā)明的目的就是為了解決高速準高速鐵路道叉生產(chǎn)用的材質問題，采用低合金多組元合金化，并采用研究相對應的最簡熱處理工藝，降低生產(chǎn)成本，獲得貝氏體/殘余奧氏體或貝氏體/馬氏體復相組織，達到更高性能，強韌性綜合性能高的新型耐磨鋼，滿足生產(chǎn)制造鐵路道叉所需要的材料(鋼)。
本發(fā)明系一種用于生產(chǎn)制造高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼，其化學成分按重量％計其含量為C:0.2-0.5％ Si:1.0-3.0％Mn:1.0-3.0％Cr:0.5-2.0％Mo:0.2-1.0％Ni:0.2-1.0％V:0.01-0.15％ Ti:0.01-0.1％ Re:0.01-0.1％P≤0.03％；S≤0.03％其余為Fe及不可避免的雜質。
本發(fā)明的一種用于生產(chǎn)制造高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼按不同鋼號其化學成分按重量％計其含量為(1)C:0.2-0.4％Si:1.5-3.0％Mn:1.5-3.0％Cr:0.5-2.0％ Mo:0.2-1.0％Ni:0.2-1.0％Re:0.01-0.1％；其余為Fe及不可避免的雜質。(2)C:0.4-0.5％Si:1.0-2.0％Mn:1.0-2.0％Cr:0.5-2.0％ Mo:0.2-0.7％Ni:0.2-0.7％Re:0.01-0.1％；其余為Fe及不可能避免的雜質。(3)按上述(1)、(2)所述的鋼號，根據(jù)性能要求，加入或不輔加下列元素V:0.01-0.15％ Ti:0.01-0.10％本發(fā)明的高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼用電弧爐或中、工頻電爐按常規(guī)工藝冶煉，澆成鋼錠，經(jīng)鍛、扎成型后，根據(jù)性能需要，可經(jīng)常規(guī)正火或退火處理+200-400℃回火，或鍛后+200-400℃回火后直接應用。最終組織為貝氏體/殘余奧氏體，貝氏體/馬氏體復相組織，硬度大于40HRC，強度≥1300MPa，常溫沖擊強度ak達40-60J/cm2，實物試件臺架實驗疲勞壽命大于2×106次。
本發(fā)明的優(yōu)點如下1．綜合性能高，在滿足高強度、硬度條件下，具備高的常溫沖擊韌度達80-100J\cm2,-40℃以上無明顯冷脆現(xiàn)象，-40℃時沖擊韌度ak可達40-60J/cm22．生產(chǎn)工藝簡單，免去類似高錳鋼水韌處理工藝，降低了生產(chǎn)成本，鍛后直接正火或退火+200-400℃回火或鍛后+200-400℃回火后使用。
3．正火或退火態(tài)直接獲得貝氏體組織。
4．可軋制或鍛造成高速鐵路道叉，具有顯著的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明的高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼最佳實施例如下表
其余為Fe及不可避免的雜質。加工及熱處理工藝1100℃-950℃鍛造或軋制后，正常正火或退火處理后，200-400℃回火。
機械性能
實物臺架疲勞性能高于2×106次。
權利要求
1．一種高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼，其特征在于所說的耐磨鋼化學成分(重量％)如下C:0.2-0.5％Si:1.0-3.0％Mn:1.0-3.0％Cr:0.5-2.0％ Mo:0.2-1.0％Ni:0.2-1.0％V:0.01-0.15％ Ti:0.01-0.1％ Re:0.01-0.1％P≤0.03％ S≤0.03％其余為Fe及不可避免的雜質。
2．根據(jù)權利要求1所述的耐磨鋼，其特征在于所說的耐磨鋼化學成分(重量％)如下C:0.2-0.4％Si:1.5-3.0％Mn:1.5-3.0％Cr:0.5-2.0％ Mo:0.2-1.0％Ni:0.2-1.0％Re:0.01-0.1％；其余為Fe及不可避免的雜質。
3．根據(jù)權利要求1所述的耐磨鋼，其特征在于所說的耐磨鋼化學成分(重量％)如下C:0.4-0.5％ Si:1.0-2.0％Mn:1.0-2.0％Cr:0.5-2.0％Mo:0.2-0.7％Ni:0.2-0.7％Re:0.01-0.1％；其余為Fe及不可能避免的雜質。
4．根據(jù)權利要求2、3所述的耐磨鋼，其特征在于耐磨鋼根據(jù)性能要求加入或不輔加下列元素V:0.01-0.15％；Ti:0.01-0.10％。
5．根據(jù)權利要求1所述的耐磨鋼，其特征在于耐磨鋼可用電弧爐、中、工頻電爐按常規(guī)工藝冶煉，澆成鋼錠，經(jīng)鍛、軋成型后，經(jīng)常規(guī)正火或退火處理。+200-400℃回火，或鍛后+200-400℃回火。
全文摘要
一種高速準高速鐵路道叉高性能耐磨鋼,將含C:0.2—0.5%;Si:1.0—3.0%;Mn:1.0—3.0%;Cr:0.5—2.0%;Mo:0.2—1.0%;Ni:0.2—1.0%;Re:0.01—0.1%以及其V、Ti中的一種或二種元素用電弧爐或中工頻電爐按常規(guī)工藝冶煉,澆成鋼錠,經(jīng)鍛、軋成型后,經(jīng)常規(guī)正火或退火處理,+200—400℃回火,或鍛后+200—400℃回火的鐵路道叉,其最終組織為貝氏體/殘余奧氏體,貝氏體/馬氏體復相組織,硬度大于40HRC,強度≥1300MPa,常溫沖擊強度a
文檔編號C22C38/58GK1208776SQ9811209
公開日1999年2月24日 申請日期1998年6月19日 優(yōu)先權日1998年6月19日
發(fā)明者欒道成, 魏成富 申請人:四川工業(yè)學院