一种辙叉心轨用贝氏体钢的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种辙叉心轨用贝氏体钢，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.03％-0.05％，Si：0.3％-0.5％，Mn：1.8％-2.0％，P：≤0.007％，S：≤0.006％，N≤0.0040％，Mo：0.25％-0.45％，Ti：0.03％-0.05％，Cr：0.6％-0.8％，Ni：0.9％-1.1％，Cu：0.3％-0.5％，V：0.020％-0.040％，B：0.002％-0.004％，Als：0.01％-0.02％，其他为铁和不可避免杂质。
【专利说明】—种辙叉心轨用贝氏体钢
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢铁冶金【技术领域】，尤其涉及一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢。
【背景技术】
[0002]世界经济的发展，尤其是国内经济的快速发展，人口流动量和货物周转量急剧攀升，这就对承担着60%以上运输任务的铁路列车提出了更高的要求。我国为了适应国内经济快速发展的需要，在最近几年内先后进行了六次大提速，近期国家又确立了大力发展高速铁路的中长期战略目标和规划，然而，随着列车运行速度的提高，必将带来更大的惯性，产生更大的冲击和颠簸，为了保证高速列车的安全性和可靠性，这就对辙叉心轨提出了更高的要求。
[0003]国内现行辙叉为整铸型辙叉，即采用整体铸造的形式将心轨、翼轨、叉跟轨及其他部件铸造在一起，称为高锰钢辙叉，这种结构形式的高锰钢弊端是:
[0004]①化学成分匹配不合理、合金化效果差，如常用的ZGMnl3的化学成分范围是:C .1.00~1.45 ；Mn 11.0~14.00 ；Si 0.30~1.00其余为少量元素如Cr、Mo、S、P等，这种成分配方所组成的材料，C含量较高，冲击性能差、强度低、抗疲劳性能差，不适应于该产品的工作环境。
[0005]②由于整铸型高锰钢辙叉结构形式复杂，其工艺决定了在浇注时钢液的流动性差异很大，结晶时差较大，必然造成其组织致密度很差，晶粒粗大无法消除，疏松、气孔、夹杂等铸造缺陷在所难免，这就必将造成其性能指标如强度、塑性、韧性、冲击、耐磨、疲劳等较低，导致使用寿命低。目前，平均使用寿命在I亿吨左右，这样的使用寿命给繁忙的铁路运输带来了一系列问题。
[0006]a、在正线铁路轨道，一般I年需更换2次，这样的频繁更换影响正常的铁路运输秩序，是造成列车晚点、列车暂停、也是运输拥挤的重要原因之一。
[0007]b、由于使用寿命低造成铁路建设和维护的成本加大，严重影响着铁路运输的经济效益和社会效益。
[0008]③由于整铸型高锰钢辙叉未经过电渣重熔(精炼)和锻造，性能离散度较大，且高锰钢辙叉制造过程中的不确定因素较多，造成其性能离散度较大，这种性能离散度常因局部缺陷造成非正常损坏，给铁路运输的可靠性和安全性产生极为不利的影响，甚至会造成事故隐患。
[0009]④整铸型高锰钢辙叉产品档次低，不适应我国铁路运输安全、高速、重载的需要:从我国铁路运输开始至今，高锰钢辙叉只是在成分、结构形式发生过变化，而铸态组织一直未变，这样的组织形态造成其产品档次仍然停留在原始状态，无法适应目前我国铁路运输安全、高速、重载的需要。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提出一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，该贝氏体钢克服现有技术中高锰钢的缺陷，更适应当今高速铁路的发展需求。
[0011]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0012]一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.03% -0.05%, Si:0.3% -0.5%, Mn:1.8% -2.0%, P≤ 0.007%, S:≤ 0.006%, N ≤ 0.0040%, Mo:0.25% -0.45%, T1:0.03% -0.05%, Cr:0.6% -0.8%,Ni:0.9 % -1.1 %, Cu:0.3 % -0.5 %, V:0.020 % -0.040 %, B:0.002 % -0.004 %，Als:0.01% -0.02%，其他为铁和不可避免杂质。
[0013]优选，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.04%，Si:0.4%,Mn:1.9%,P..≤ 0.007%, S..≤ 0.006%,N ≤ 0.0040%,Mo:0.35%, Ti:0.04%, Cr:0.7%,N1:1.0%,Cu:0.4%,V:0.030%,B:0.003%,Als:0.015%，其他为铁和不可避免杂质。
[0014]本发明中合金元素的作用为:
[0015]C:碳有很强的固溶强化作用，但是本发明为了获得优良的焊接性能及低温韧性而降低了含碳量，同时为能获得低碳贝氏体板条，而将含碳量定在0.03~0.05%。
[0016]Si =Si起到固溶强化作用，添加Si能提高强度，Si还有抑制渗碳体的析出，提高钢的回火温度的作用。
[0017]Mn =Mn在钢中起到固溶强化和提高淬透性的作用，控制Mn/C比可以改善钢的韧性。
[0018]B:B能明显抑制铁素体在奥氏体晶界的形核，可以在较大的冷速范围内都能获得贝氏体组织。
[0019]Mo =Mo能抑制了铁素体转变，降低贝氏体转变温度，细化有效组织。
[0020]Cr:添加Cr能大幅度的提高钢的强度，但是添加过多会影响刚的低温韧性。
[0021]N1:提高钢的强韧性。
[0022]V、T1、Cu微合金元素:添加这些微合金元素能起到细化晶粒及析出强化、固溶强
化等作用。
[0023]本发明具有如下有益效果:
[0024]化学成份配比合理，合金化效果好；制造成本低；锻造比大；金属组织的致密度良好；本体的力学性能好；具体指标是:
[0025]①强度指标
[0026]拉伸强度≥1430MPa
[0027]屈服强度σ s≥121OMPa
[0028]②塑性、韧性指标
[0029]延伸率A≥16%
[0030]断面收缩率Z≥41 %
[0031 ]冲击韧性 Aku ≥ 130J/cm2 (室温 +20°C )
[0032]Aku ≥58J/cm2 (-40 °C )
[0033]③硬度指标43~4SHRC
[0034]④疲劳寿命≥2.7X 106
[0035]⑤焊接性能指标[0036]碳当量CE ≤ 0.32%
[0037]冷裂敏感系数<0.23%
[0038]⑥金相组织
[0039]组织形态:贝氏体+少量马氏体
[0040]非金属夹杂物:< 1.5级
[0041]晶粒度:>7级
【具体实施方式】
[0042]实施例一
[0043]一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.03%, Si:0.5%, Mn:1.8%, P..( 0.007%, S..( 0.006%, N ≤ 0.0040%,Mo:0.45%, Ti:0.03%, Cr:0.8%, Ni:0.9%, Cu:0.5%, V:0.020%, B:0.004%, Al s:0.01%,其他为铁和不可避免杂质。
[0044]实施例二
[0045]一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.05%, Si:0.3%, Mn:2.0%, P 0.007%, S..( 0.006%, N ≤ 0.0040%,Mo:0.25 %, Ti:0.05 %, C r:0.6 %, Ni:1.1 %, Cu:0.3 %, V:0.040 %, B:0.002，Al s:0.02%,其他为铁和不可避免杂质。
[0046]实施例三
[0047]一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.04%, Si:0.4%, Mn:1.9%, P 0.007%, S..( 0.006%, N ≤ 0.0040%,Mo:0.35%, T1:0.04%, Cr:0.7%, N1:1.0%, Cu:0.4%, V:0.030%, B:0.003%, Al s:
0.015%，其他为铁和不可避免杂质。
【权利要求】
1.一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，其特征在于，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:c:0.03% -0.05%, Si:0.3% -0.5%, Mn:1.8% -2.0%, P:≤ 0.007 %, S: ≤ 0.006 %, N ≤ 0.0040 %, Mo:0.25 % -0.45 %, Ti:0.03 % -0.05 %,Cr:0.6 % -0.8 %, Ni:0.9 % -1.1 %, Cu:0.3 % -0.5 %, V:0.020 % -0.040 %, B:0.002% -0.004%, Al s:0.01% _0.02%，其他为铁和不可避免杂质。
2.如权利要求1所述的一种铁路辙叉心轨用贝氏体钢，其特征在于，该贝氏体钢用的化学成分以重量百分数计由下列组份组成:C:0.04%, Si:0.4%, Mn:1.9%, P:≤0.007%, S..≤0.006%, N ≤ 0.0040%, Mo:0.35%, T1:0.04%, Cr:0.7%, N1:1.0%,Cu:0.4%, V:0.030%, B:0.003%, Al s:0.015%，其他为铁和不可避免杂质。
【文档编号】C22C38/58GK103805903SQ201210436181
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月3日 优先权日:2012年11月3日
【发明者】华兆红 申请人:无锡市森信精密机械厂