专利名称：钢轨热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钢轨，尤其是轨头的热处理方法，其中在一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中从高于720℃的温度开始冷却。
上述类型的一种方法，例如可由EP-88746专利说明书中获悉。在这种已知方法中，采用20-50%(重量)范围内的合成冷却介质添加剂，尤其采用聚乙二醇，而且合成冷却介质添加剂首先在遵循冷却速度很小的情况下，保证冷却条件匀恒化。合成淬火介质一般应用于要求遵循最小冷却速度来控制马氏体结构的工艺中。这种淬火的目的是，使淬透横截面最大，而且对于具有不同横截面的制品，必然要使横截面较小的部位也完全淬透。在这类应用场合下，可在浴液或淬火槽中，将工件保持到均温。
因此，在使用合成冷却介质对钢轨进行热处理时，决不希望轨腰脆化。除此之外，还要力求细珠光体化，而且在这一种细珠光体化时，还要求最大的冷却速度。但是，如果像在已知方法中那样，在轨头上控制最佳冷却速度，使能够形成细珠光体组织，而不形成马氏体及珠光体，则会意味着该冷却速度对于簿得多的轨腰而言，就大得太多了。
本发明的目的就在于，提供一种可对轨头遵循最佳冷却速度，而同时又防止簿得多的轨腰产生不希望脆化的上述那种方法。为了解决该任务，本发明的方法主要是，使该处理通过浸入冷却介质中来进行，浸入的时间长到浸入部分取出后，表面温度在450℃及550℃之间，而整个横截面上不均温。由于至所浸入的部分表面温度达到450-550℃之间，而整个横截面未均温的时刻进行取出，故而保证取出是足够早的，以避免轨腰形成淬火组织。即，如果等到均温，则肯定会在轨腰达到不希望的硬化，对此，使表面温度达到450℃和550℃之间作为本发明措施的按时取出的标准，连同在此使用合成冷却介质的情况，导致轨头冷却速度足够小，以使轨腰肯定不变脆。同时，正由于使用了合成冷却介质，虽然保证冷却速度变小，但也保证冷却速度大得足以保证在轨头中形成高强度的细珠光体组织。此时，本发明方法这样来实施是有利的，即在冷却介质中加入适当量的合成添加剂，例如乙二醇或聚乙二醇，该添加剂在35-55℃之间的槽温下具有由簿膜沸腾转变到表面温度约500℃的沸腾阶段，且由此得出钢轨取出所需的时刻。通过从显示钢轨经过溶液沸腾的正确取出时刻的量添加合成添加剂，尤其是乙二醇和聚乙二醇，不仅对于轨头而且对于轨腰都保证一致的和最佳的结果。即当适当选择合成添加剂的用量，使钢轨表面在沸点下进行硬化处理时，较深部位肯定还未转化成珠光体。与在未添加合成冷却介质添加剂的槽液中进行冷却相比，直至达到沸点冷却进行得较慢。从刚达到沸腾阶段起，冷却速度就迅速提高，从而沸点表示在槽液中冷却从较慢向较快转变的较独特的界限。当要防止极快冷却时，必须在达到沸点时或接近沸点时，将工件取出，而且以使钢轨头部最佳形成珠光体深度达约20-25mm的方式来调节簿膜沸腾，这就导致取出后深部后来也不转变成珠光体。相反，如果在达到簿膜沸腾之后，将工件保持在浴液中，由于从此时起开始快速冷却，就会形成马氏体。在达到沸点后，进一步冷却可在浴液外适当地缓慢进行，以保证完全形成珠光体，正如已提及的那样，这在达到沸腾之后，由于浴液中冷却要快得多，就不能再予以保证。此外，浴液中这样的快的一种冷却速度。首先造成横截面较小的轨腰较快硬化，结果形成不希望的马氏体，从而必然提高断裂的危险性。
因此，本发明本质上是必须通过选择冷却介质中合成添加剂的合适用量，并准确规定浸入部分的取出时刻来实施处理方法，以防止其它部分不希望的硬化。冷却介质中的合成添加剂的量决定簿膜沸腾一沸腾阶段的转变，而且必须将状况调节至在取出之前首先在最后冷却阶段中达到沸腾阶段，以保证均匀冷却。所调节的浓度此时须经过一种适宜的调节装置-它在按已知现有技术一般应用介质时是不必要的一保持恒定，以保证在该方法的过程中，使这种对于断定正确取出时间是很重要的浓度也不发生变化。这也类似地适用于浴温。
与已知的现有技术相反，必须稳定地保持浴液循环。应固定介质流到待冷却轧制件或钢轨上的流入速度，在具体情况下，介质流入速度在轧制件或钢轨的整个长度上，以及在整个热处理期间，必须尽可能恒定。由为在已知的、从奥氏体组织状态全浸入的淬火方法中，为获得淬火效果，只要遵循这些参数的下限值即可。与之相反，本发明方法涉及一种对于部分的浸入温度和浸入时间之间最佳的结合，其中在冷却结束时，钢轨的表面温度在450-550℃之间，而且在整个横截成上不均温。
在钢轨局部浸入及轨头浸入的同时，用压缩空气及/或水一空气混合物冷却轨脚。有利的是，将本发明方法用于近似分析值为0.65-0.85% C、0.01-1.2% Si、0.5-3.5% Mn、0.01-0.1% Cr、余量Fe及不可避免杂质的钢。
正确选择合成冷却介质添加剂及采取在规定时刻，即从簿膜沸腾过渡到沸腾阶段时进行取出的措施，总起来说，即使钢轨断面不同，热处理后也都能得到最佳的组织形成结果。
下面借助一个实施例来进一步阐明本发明方法，并在附图中详细标出以本发明热处理方法可得的硬度值。附图中，
图1示出按本发明方法所处理钢轨的剖面图，其中示出不同区域的硬度(HB)分布;图2示出硬度分布随行驶面中心到轨腰方向的距离变化而变的由线图。
在实施对钢轨，尤其轨头的热处理方法时，例如一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中，此时轨头浸入的深度约37mm。在浴温为50℃，且所选的浴液浓度为35%时，浸入150s的时间后，表面温度或回热温度达505℃，同时保持该表面温度，或者至某一时刻将所浸部分取出，而不使整个钢轨横截面或轨头横截面上出现均温。
对于断面为UIC60的钢轨来说，用这种方法可获得的硬度分布示于图1，并且标明了不同区域的硬度(HB)的分布。这清楚表明，轨头的硬度值相应高于轨腰和轨脚。
在图2所示的曲线图中，表明以本发明钢轨热处理方法所能获得的硬度(HB30)分布随行驶面中心向轨腰方向距离(以mm计)变化的情况。
总起来说，这表明，通过所浸入的工件或轨头在整个横截面产生均温之前的时刻取出，保证避免了轨腰不希的硬度，而轨头则具有所希望的硬度或硬度分布。
权利要求
1.钢轨，尤其是轨头的热处理方法，其中在一种含有合成冷却介质添加剂的冷却介质中，从高于720℃的温度开始冷却，其特征在于，该处理在冷却介质中进行浸渍，至所浸部分取出后其表面温度在450℃和550℃之间，而整个横截上不产生均温。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却介质中添加一定量的合成添加剂，如乙二醇或聚乙二醇，该冷却介质在浴温为35-55℃时具有从簿膜沸腾到表面温度在450-550℃之间的沸腾阶段的转变，并由此得出所希望的钢轨取出时刻。
3.权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以压缩空气及/或水一空气混合物冷却轨脚。
4.权利要求1至3中任何一项所述的方法，其特征在于，对近似分析值为0.65-0.85% C、0.01-1.2% Si、0.5-3.5% Mn、0.01-1.0% Cr、余量Fe及不可避免杂质的钢进行所述热处理。
全文摘要
在一种含合成冷却介质添加剂的冷却介质中，从高于720℃的温度开始冷却，对钢轨，尤其轨头进行热处理的方法中，该处理通过在冷却介质中浸渍到所浸部分取出后表面温度在450℃和550℃之间，而整个横截面上不均温而进行以在遵循最佳轨头冷却速度的情况下，防止轨腰变脆。
文档编号C21D1/60GK1085258SQ9310986
公开日1994年4月13日 申请日期1993年7月14日 优先权日1992年7月15日
发明者A·莫泽, G·普里斯卡维茨, P·普因特纳 申请人:沃斯特-阿尔派因钢轨有限公司