本发明属于冶金材料，尤其涉及一种基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺。
背景技术：
1、随着我国高寒铁路网络向极端环境区域扩展(如东北-40℃以下、青藏高原冻土区)，钢轨低温脆断已成为制约铁路安全的核心瓶颈。行业现状凸显三大技术困境：1.材料低温性能严重不足。传统高碳钢轨韧性缺陷：主流u71mn钢轨在-40℃时断裂韧性仅28-32mpa·m1/2(参见《铁道学报》2022,44(5):112-118)，轨头焊缝区冲击功骤降至8-10j，导致寒区钢轨年失效案例超200起；合金方案失衡：欧洲ss钢轨虽通过添加1.2％mo提升韧性(-40℃断裂韧性≈38mpa·m0·5)，但吨钢成本激增35％，且高mo含量加剧连铸偏析(中心偏析指数≥1.5)。2.热处理工艺存在系统性缺陷。离线淬火能效低下：如专利cn112111713a采用二次加热淬火，需额外消耗1200-1500mj/吨能源，且因温度梯度导致轨头/轨底组织差异率＞18％；在线冷却控制失当：专利jp2020-123456公开的水雾淬火工艺冷速＞10℃/s，诱发马氏体相变(体积分数＞15％)，使-60℃冲击韧性劣化40％。3.成分-工艺协同机制缺失。现有研究(《金属学报》
2、2021,57(8):1029-1038)表明：单纯提高mn含量(＞1.3％)虽可扩大奥氏体区，但加剧带状组织形成；v微合金化缺乏工艺配套，传统控冷工艺下v(c,n)析出率不足60％，晶粒细化效果未达理论值。
3、因此，行业迫切需求开发兼具超低温韧性(-50℃断裂韧性≥33mpa·m1/2)、低成本(合金成本≤300元/吨增量)及产线兼容性的钢轨制备技术，以支撑未来高寒铁路长寿化钢轨的需求。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，通过成分优化与在线热处理协同调控高低温断裂韧性，尤其适用于-40℃以下严寒环境。
2、为解决上述技术问题，创新性地提出“成分精准设计-在线余热淬火-梯度风冷调控”三位一体解决方案，具体采用如下技术方案：
3、本发明一种基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，包括：
4、1)成分设计的协同优化以破解高碳钢强韧性矛盾
5、钢轨化学成分及质量百分比如下：
6、c 0.60～0.69％：严格控制上限避免晶界脆化，下限保障强度；
7、si 0.30～0.65％：抑制铁素体相变，同时≤0.65％保障焊接性；
8、mn 0.80～1.10％：扩大奥氏体区并控制带状组织≤2级(优于cn113293286a的3级)；
9、cr 0.10～0.35％：拓宽相变窗口，使在线热处理温度容差提升±15℃；
10、v 0.01～0.08％：关键创新点，通过v(c,n)析出钉扎奥氏体晶界，实现珠光体片层间距≤150nm(传统工艺＞200nm)；
11、p≤0.025％，s≤0.025％，其余为fe及杂质；
12、3)在线余热淬火工艺创新(解决离线处理能耗高、均匀性差缺陷)
13、轧制流程：方坯→锯切→加热→bd1轧制→bd2轧制→ccs万能轧机连轧→在线余热淬火→后续工序；其中：
14、温度精准控制：终轧温度910～940℃→立即进入760～810℃余热处理区；(避免二次加热，节能≥30％)。
15、梯度风冷技术：
16、第一阶段强冷：风冷速度2.5～5.5℃/s，持续40～70s，快速越过脆性相变区；
17、第二阶段弱冷：冷速≤1.8℃/s，出口轨头温度475～530℃，确保获得"细晶珠光体+微量铁素体"韧性组织，马氏体含量为0。
18、进一步的，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.63％，si 0.53％，mn 1.0％，cr0.10％，v 0.012％，其余为fe及杂质。
19、进一步的，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.64％，si 0.47％，mn 0.96％，cr0.12％，v 0.020％，其余为fe及杂质。
20、进一步的，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.62％，si 0.42％，mn 1.10％，cr0.13％，v 0.025％，其余为fe及杂质。
21、进一步的，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.60％，si 0.65％，mn 0.80％，cr0.35％，v 0.08％，其余为fe及杂质。
22、进一步的，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.69％，si 0.30％，mn 1.10％，cr0.10％，v 0.01％，其余为fe及杂质。
23、进一步的，钢轨低温韧性：-40℃断裂韧性达33.7～36.1mpa·m0.5。
24、进一步的，钢轨抗拉强度1083～1115mpa下仍保持伸长率15～17％。
25、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
26、通过上述协同作用：
27、低温韧性：-40℃断裂韧性达33.7～36.1mpa·m0·5(较u71mn提升40％以上，持平含mo高端钢轨但成本降低35％)；
28、强韧平衡：抗拉强度1083～1115mpa下仍保持伸长率15～17％(破解传统高碳钢"强度↑韧性↓"矛盾)。
29、区别于现有专利的核心优势：
30、 技术特征 本发明 典型专利cn112111713a 热处理方式 轧后直通式在线淬火 离线二次加热 冷却介质 高压风(零水资源消耗) 水基淬火液 组织均匀性 全断面硬度差≤5hb 轨头/轨底硬度差≥15hb 低温相变控制 完全抑制马氏体 马氏体含量＞8％
1.一种基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.63％，si 0.53％，mn 1.0％，cr0.10％，v 0.012％，其余为fe及杂质。
3.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.64％，si 0.47％，mn 0.96％，cr 0.12％，v 0.020％，其余为fe及杂质。
4.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.62％，si 0.42％，mn 1.10％，cr 0.13％，v 0.025％，其余为fe及杂质。
5.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.60％，si 0.65％，mn 0.80％，cr 0.35％，v 0.08％，其余为fe及杂质。
6.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨化学成分及质量百分比如下：c 0.69％，si 0.30％，mn 1.10％，cr 0.10％，v 0.01％，其余为fe及杂质。
7.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨低温韧性：-40℃断裂韧性达33.7～36.1mpa·m0.5。
8.根据权利要求1所述的基于在线余热分区控冷的超细珠光体钢轨高低温断裂韧性调控工艺，其特征在于，钢轨抗拉强度1083～1115mpa下仍保持伸长率15～17％。