專利名稱：一種耐腐蝕貝氏體鋼軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于鐵路鋼軌，特別涉及一種含貝氏體組織的鋼軌。
背景技術(shù)：
目前的鋼軌產(chǎn)品都是以提高力學(xué)性能作為研究重點(diǎn)，而在實(shí)際使用中，沿海高鹽分腐蝕、南方潮濕地區(qū)鋼軌銹蝕嚴(yán)重，鐵路部門提出 研發(fā)耐腐蝕鋼軌，來進(jìn)一步提高我國鐵路鋼軌的使用壽命。現(xiàn)有的提高鋼軌耐腐蝕性能的方法主要有兩種第一種是鋼軌表面涂層處理，如文獻(xiàn)CN03117936. 3公開的“一種耐腐蝕涂層鋼軌生產(chǎn)工藝”所述，首先將鋼軌置于處理液內(nèi)進(jìn)行表面除油、除銹，待鋼軌干燥后在鋼軌軌腰及軌底采用有氣噴涂、無氣噴涂法或靜電噴涂法，在鋼軌表面噴涂富鋅或富鋁涂料，由于有機(jī)涂料層與鋼軌基體的結(jié)合力較低，容易脫落，軌頭部位不具有耐腐蝕性，鋼軌在生產(chǎn)線上需要倒置，工藝復(fù)雜，無法形成批量生產(chǎn)，同時(shí)需要解決接觸焊時(shí)導(dǎo)電問題。第二種是在進(jìn)行合金成分設(shè)計(jì)時(shí)向鋼材中加入Cu、Cr、Ni元素提高耐腐蝕性，Cr、Cu是能有效提高耐腐蝕性的元素，但對(duì)于含Cu鋼種如果加熱控制不當(dāng)，極易在軋制過程中使鋼材表面形成“銅脆”，因此應(yīng)加入一定比例的Ni來改善含銅鋼坯加熱后的熱加工性能。文獻(xiàn)CN99800029. 9公開的“具有高抗表面疲勞損傷性和高耐磨性的貝氏體鋼鋼軌”所述鋼軌中含有貝氏體組織，具有良好抗表面疲勞損傷和耐磨性，通過控制碳化物尺寸和比例來提高抗表面疲勞損傷和耐磨性，并且包含了具有提高耐腐蝕性的Cr、Cu、Ni等元素，但其Cr加入量僅為0. 2% -3. 0%元素含量較低,并且未從提高耐腐蝕性方面提出Cu及Ni的最佳匹配方案，其實(shí)施例中的各種成分配方并不具備耐腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于通過Cr、Cu、Ni等元素最佳合金匹配方案使鋼軌獲得高強(qiáng)度及具有優(yōu)異耐腐蝕性能的貝氏體鋼軌，提高鋼軌使用壽命。該鋼軌含有(重量％)C 0. 15% -0. 30%,Si :0. 80% _2. 0%,Mn :0. 50% -I. 0%,Cr 3. 2% -4. 0%,Mo :0. 10% -0. 30%,Ni :0. 10% -0. 30%,Cu :0. 25% -0. 60%，余量為 Fe和不可避免的雜質(zhì)，以貝氏體相為基相，貝氏體組織面積率不低于70%，其余為馬氏體相。本發(fā)明鋼種成分的確定，同時(shí)兼顧鋼軌的耐腐蝕性能、較高的強(qiáng)度和焊接性能要求，即考慮對(duì)鋼軌耐腐蝕性影響較大的元素Cr、Cu及強(qiáng)化元素C、Si、Mn、Ni應(yīng)配比合理，Cr :3. 2% -4.0%, Cu :0. 25% -0. 60%，為滿足強(qiáng)韌性及焊接性能的要求，將碳含量控制在
0.15% -0. 30%，Si、Mn 控制在以下范圍內(nèi)Si :0. 80% -2. 00%,Mn :0. 50% -I. 0%，含銅鋼的熱軋過程易出現(xiàn)“銅脆”缺陷，因此加入Ni :0. 10% -0. 30%。C是為保證一定的強(qiáng)度和硬度所必需的元素，如C含量低于0. 15%，則難以保證作為鋼軌用鋼的耐磨性，而當(dāng)C含量超過0. 30%，則會(huì)大量形成對(duì)鋼軌表面質(zhì)量有害的珠光體組織，生成對(duì)鋼軌的韌性不利的馬氏體組織，因此，C含量應(yīng)限定在0. 15% -0. 30%。
Si在貝氏體鋼中具有抑制碳化物析出及提高強(qiáng)度的作用，但若含量低于0. 80%,其對(duì)強(qiáng)度的提高貢獻(xiàn)較小，當(dāng)含量超過2. 00%時(shí)，在貝氏體組織中生成島狀馬氏體組織，使鋼軌的韌性劣化 ，因此應(yīng)控制在0. 80% -2. 00%之間。Mn與C 一樣，具有提高強(qiáng)度和硬度的效果，含量低于0. 50 %，其效果很小，而當(dāng)超過1.0%時(shí)，則會(huì)大量降低鋼的韌性，因此控制在0. 50% -1.00%。Cr與Cu具有的作用是有利于耐腐蝕性較高的致密的表面銹皮膜的形成，是能有效提高耐腐蝕性的元素。另外適量的Cr可有效地提高韌性，獲得貝氏體組織，加入量較小，耐腐蝕性作用不明顯，含量過多，則焊接性和熱加工性劣化。因此在本發(fā)明的鋼中Cr應(yīng)控制在3. 20% -4.0%的范圍內(nèi)，Cu是在本鋼種中含量較高，因此在還原性或中性氛圍加熱，減少加熱時(shí)間防止過度氧化，避免鋼在軋制時(shí)發(fā)生邊裂，加熱時(shí)加快升溫速度，提高加熱溫度，縮短鋼坯高溫(1200°C右)在爐時(shí)間。另外應(yīng)適當(dāng)降低均熱溫度。生產(chǎn)過程中，在熱裝熱送條件下，鋼坯的出爐溫度為1150-1200°C，加熱時(shí)間80-90min。Mo能夠降低貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，有助于穩(wěn)定貝氏體轉(zhuǎn)變和強(qiáng)化貝氏體組織，然而，當(dāng)其含量小于0.10%時(shí)，這種效果不明顯，而含量過高帶來成本增加，因此應(yīng)控制在
0.10% -0. 30%。Ni可使鋼表面的銅富集層變?yōu)槿埸c(diǎn)超過1200°C的銅鎳富集層，改善含銅鋼坯加熱后的熱加工性能，防止產(chǎn)生"銅脆"缺陷，綜合考慮Ni在鋼中的作用和生產(chǎn)成本，將Ni含量控制在Ni 0. 10% -0. 30%，并按Cu/Ni ( 3的比例加入。本發(fā)明對(duì)鋼鋼軌鋼中各元素規(guī)定了比較精確的控制范圍，在合金設(shè)計(jì)方面兼顧了高強(qiáng)度和耐腐蝕性，生產(chǎn)過程、化學(xué)成分容易穩(wěn)定控制。本發(fā)明的耐腐蝕貝氏體鋼軌鋼力學(xué)性能指標(biāo)如下屈服強(qiáng)度Rptl. 2 彡 IlOOMPa ；抗拉強(qiáng)度Rm 彡 1350MPa ；延伸率A彡11%;沖擊功AKu2 (常溫)彡40J。本發(fā)明的鋼軌鋼的耐腐蝕性能在濕熱腐蝕試驗(yàn)條件下，平均腐蝕速率為
0.0052g/(m2h)，相當(dāng)于U71Mn鋼軌鋼的耐腐蝕性的212%% ;在鹽霧腐蝕試驗(yàn)條件下，平均腐蝕速率為0.73g/(m2h)，相當(dāng)于U71Mn鋼軌鋼的耐腐蝕性的178%。本發(fā)明的鋼軌鋼耐腐蝕性能優(yōu)良。
具體實(shí)施例方式化學(xué)成分對(duì)力學(xué)性能、組織、耐腐蝕性能的影響具體實(shí)施例如下I、化學(xué)成分表I最佳實(shí)施例化學(xué)成分^產(chǎn)品化學(xué)成分(重量％)
實(shí)施例I^^^^^
CSiMn Cr Mo NiCu
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權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕貝氏體鋼軌，其特征在于鋼軌化學(xué)成分的重量百分比為C:0. 15 % -0. 30 %, Si 0. 80 % -2. 0 %, Mn :0. 50 % -I. 0 %, Cr :3. 2 % -4. 0 %, Mo 0. 10% -0. 30%,Ni 0. 10% -0. 30%,Cu :0. 25% -0. 60%，余量為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，以貝氏體相為基相，貝氏體組織面積率不低于70%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐腐蝕貝氏體鋼軌，其特征在于Cu/Ni( 3。
全文摘要
本發(fā)明公開一種耐腐蝕貝氏體鋼軌，其特征在于鋼軌化學(xué)成分的重量百分比為C0.15％-0.30％，Si0.80％-2.0％，Mn0.50％-1.0％，Cr3.2％-4.0％，Mo0.10％-0.30％，Ni0.10％-0.30％，Cu0.25％-0.60％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)，以貝氏體相為基相，貝氏體組織面積率不低于70％。本發(fā)明兼顧了高強(qiáng)度和耐腐蝕性，屈服強(qiáng)度RP0.2≥1100MPa，抗拉強(qiáng)度Rm≥1350MPa，延伸率A≥11％，沖擊功AKU2(常溫)≥40J。在濕熱腐蝕試驗(yàn)條件下，平均腐蝕速率為0.0052g/(m2h)，相當(dāng)于U71Mn鋼軌鋼的耐腐蝕性的212％；在鹽霧腐蝕試驗(yàn)條件下，平均腐蝕速率為0.73g/(m2h)，相當(dāng)于U71Mn鋼軌鋼的耐腐蝕性的178％。
文檔編號(hào)C22C38/44GK102719762SQ20111007789
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者劉宏, 楊玉, 金紀(jì)勇, 陳昕 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司