專利名稱：一種特種合金鋼及制備高鐵道岔整體滑床臺板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型特種合金鋼，確切地說是一種特種合金鋼馬氏體不銹鋼及用該材料制備高鐵道岔整體滑床臺板的方法，屬于新材料制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的高鐵道岔整體滑床臺板采用普通碳鋼，在其表面焊一層碳化硅材料的耐磨層，厚度一般只有0.15mm左右。但由于耐磨層太薄，使用時間受到很大的限制。上述臺板的結(jié)構(gòu)由三個部件焊接而成。由于是兩種材料焊接，焊接時容易產(chǎn)生焊接缺陷和裂紋，因此焊口要全部進(jìn)行探傷。存在著加工工藝復(fù)雜，不易掌握，使用壽命短的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種強(qiáng)度高，既耐磨且又不生銹的特種合金馬氏體不銹鋼及采用此材料制備的高鐵道岔整體滑床臺板的方法。本發(fā)明采用了加入Nb、W等強(qiáng)化固溶合金元素，與合金鋼中的C元素產(chǎn)生NbC和WC等固溶體元素，改變了 C在合金基體中存在的狀態(tài)，形成一個柱狀NbC堅硬的質(zhì)點(diǎn)，分布在合金基體中起到了耐磨作用。又在合金中加入Cr和Ni等合金元素，而使材料滿足了強(qiáng)度高和不生銹的要求。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種特種合金鋼，由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％ )組成C彡0. 10 ;Si彡1. 5 ；Mn彡1. 5 ;P彡0. 03 ；S彡0. 03 ；Cr 12. 5-15. 5 ；Ni 1-2 ；Nb 3XC 至 5XC;W 0. 05-0. 2 ；B 0. 0003-0. 0005 ；N 0.02-0. 04，余量為Fe。采用上述化學(xué)成分制造的高鐵道岔整體滑床臺板，機(jī)加工前還需經(jīng)過如下熱處理(1)進(jìn)行正火處理爐中加熱1080°C 士 10°C，保溫2-3小時，空冷。(2)進(jìn)行回火處理爐中加熱580°C 士 10°C至650°C 士 10°C保溫4_5小時，空冷。經(jīng)過熱處理后的機(jī)械性能如下抗拉強(qiáng)度750Mpa以上。屈服強(qiáng)度550Mpa以上。延伸率12_15%。硬度280-350HB。用上述特種合金馬氏體不銹鋼制造高鐵道岔整體滑床臺板是采用整體鑄造一次成形的方法，該方法如下所述1、確定鑄造方案。2、模具縮尺，加工余量確定，模具數(shù)量，抜模斜度確定。3、蠟型制作確定注射蠟型時間10-40S，溫度40-50°C，壓力0. 5_0. 6Mpa，蠟型尺寸檢驗，如有變形要進(jìn)行校正。4、組焊確定組焊工藝流程，焊接要牢固，整齊。
5、造型方法采用復(fù)合型殼精密鑄造方法過程如下(1)粘殼檢驗水玻璃模數(shù)，沙子，粉子粒度，涂料粘度。掛殼厚度要均勻。掛殼要按制殼工藝流程操作。(2)水煮脫蠟脫蠟溫度90_98°C，要求澆口無粘砂，風(fēng)干時間10_12小時。6、熔煉工藝流程熔煉過程是在中頻爐中熔煉。(1)化學(xué)成份控制光譜檢驗C、Si、Mn、S、P等11種元素，原始記錄存檔。(2)原材料控制方法購合金料帶化驗單，原材料使用前要化驗爐料的化學(xué)成份， 按工藝單給定的配料單進(jìn)行配料。C3)出爐溫度1620-1600°C。7、澆鑄過程如下(1)澆鑄溫度1580-1600°C。(2)型殼澆注完要放覆蓋劑。(3)燒殼溫度800-850°C。(4)澆鑄數(shù)量做記錄。(5)試棒澆鑄數(shù)量做記錄。8、毛坯件尺寸檢驗變形成度檢查，是否用校正，用樣板測量非加工部位。9、機(jī)加工工藝過程(1)滑床臺板的加工按圖紙要求。(2)機(jī)床精度檢測。(3)檢測滑床臺板的尺寸精度。(4)檢測尺寸表格填寫。本發(fā)明的特點(diǎn)在于(1)本發(fā)明不但在材料上解決了適合于高鐵道岔整鑄滑床臺板也發(fā)明了具有高強(qiáng)度、良好的耐磨性和耐腐蝕性不生銹、在使用中免涂油。(2)采用了熱處理調(diào)質(zhì)處理方法取代了以前表面高頻淬火提高硬度的辦法，本體硬度可達(dá)280-350HB。(3)復(fù)合型殼精密鑄造工藝解決了水玻璃型殼易出現(xiàn)的變形量大、光潔度差等問題。成功的達(dá)到了高鐵道岔整鑄滑床臺板的尺寸要求和精度要求。(4)整體滑床臺板可以取代傳統(tǒng)分體焊接的滑床臺板。本發(fā)明中將該材料應(yīng)用于高鐵道岔整體滑床臺板上整體鑄造一次成形，成功地取代了分體焊接的滑床臺板。此滑床臺板可直接進(jìn)行橡膠硫化后就可以直接使用了。同時也解決了由于二次加工關(guān)聯(lián)尺寸的精度問題和焊接變形問題。(5)通過以上整體滑床臺板和焊接滑床臺板的比較和對特種合金鋼整體滑床臺板的試驗和測試證明了特種合金鋼整體滑床臺板是可行的能滿足于高速鐵路運(yùn)輸?shù)囊螅梢源婧附踊才_板。(6)由于整體滑床臺板的結(jié)構(gòu)簡單，整體性強(qiáng)，變形量小容易控制，機(jī)加工工序少， 生產(chǎn)周期短，只要保證彈夾扣壓尺寸和臺板對承軌槽相對位置尺寸即可。因此可以滿足流水線生產(chǎn)的必備條件，非常適合大批量生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的主視圖。圖2是圖1的A-A向剖視3是本發(fā)明的制備方法工藝框圖。
具體實施例方式本發(fā)明是否能達(dá)到實際要求的機(jī)械性能，最關(guān)鍵的是熱處理也叫調(diào)質(zhì)處理，下面就以3種實例說明同樣材料不同熱處理溫度得出的3種機(jī)械性能。實施例1特種合金鋼，由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％ )組成C 0. 096 ；Si 0. 624 ；Mn 0. 611 ；P 0. 026 ；S 0. 007 ；Cr 13. 05 ；Ni 1. 87 ；Nb 0. 21 ；W 0. 093 ；B 0. 00023 ；N 0. 021，余
量為Fe。將附合上述化學(xué)成分的鑄件、試棒放入箱式電爐進(jìn)行熱處理(1)正火處理爐中加熱1080°C 士 10°C，保溫2-3小時，空冷后再將試棒放入井式電爐中進(jìn)行回火熱處理；(2)回火處理爐中加熱580°C 士 10°C保溫4_5小時，空冷。機(jī)械性能如下；抗拉強(qiáng)度96 IMpa以上屈服強(qiáng)度620Mpa以上延伸率12. 511. 813(作3個試棒)硬度343HB(3)結(jié)論性能基本合格，硬度偏硬加工困難。實例2特種合金鋼，由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％ )組成C 0. 081 ；Si 0. 82 ；Mn 0. 75 ；P 0. 022 ；S 0. 008 ；Cr 12. 75 ；Ni 1. 85 ；Nb 0. 22 ；W 0. 11 ；B 0. 0004 ；N 0. 02，余量為 Fe。將附合上述化學(xué)成分的鑄件和試棒放入箱式電爐進(jìn)行熱處理(1)正火處理爐中加熱1080°C 士 10°C，保溫2-3小時，空冷后再將試棒放入井式電爐進(jìn)行回火熱處理；(2)回火處理爐中加熱620°C 士 10°C保溫4_5小時，空冷。機(jī)械性能如下；抗拉強(qiáng)度870Mpa以上屈服強(qiáng)度590Mpa以上延伸率1313. 213. 9(作3個試棒)硬度283HB(3)結(jié)論性能合格。實例3特種合金鋼，由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％ )組成CO. 070 ;Si 0. 86 ;Mn
60. 91 ；P 0. 018 ；S 0. 006 ；Cr 12. 75 ；Ni2. 1 ；Nb 0. 25 ；W 0. 089 ；B 0. 0003 ；N 0.03，余量為Fe。將附合上述化學(xué)成分的鑄件試棒放入箱式電爐進(jìn)行熱處理(1)正火處理爐中(電爐)加熱1080°C 士 10°C，保溫2-3小時，空冷后再將試棒放入井式電爐進(jìn)行熱處理；(2)淬火處理爐中加熱650°C 士 10°C保溫4_5小時，淬入油中冷卻到室溫。(3)回火處理爐中加熱280°C 士 10°C保溫4-5小時，空冷。機(jī)械性能如下；抗拉強(qiáng)度840Mpa以上屈服強(qiáng)度560Mpa以上延伸率14 14. 2 13. 1(作3個試棒)硬度276HB(4)結(jié)論性能合格。采用實施例1-3所述的特種合金鋼制備高鐵道岔整體滑床臺板是采用整體鑄造一次成形的方法。該方法是通過下述工藝步驟實現(xiàn)的(參照圖3)。1、鑄造方案確定，制造要領(lǐng)確定，管理項目確定。2、模具縮尺，加工余量確定，模具數(shù)量，抜模斜度確定。3、蠟型制作確定注射蠟型時間10-40S，溫度40_50°C .壓力0. 5-0. 6Mpa，蠟型尺
寸檢驗。4、組焊確定組焊工藝流程，焊接要牢固，整齊。5、造型方法采用復(fù)合型殼精密鑄造方法，過程如下(1)粘殼檢驗水玻璃模數(shù)，沙子，粉子粒度，涂料粘度。掛殼厚度均勻.掛殼，按制殼工藝流程操作。(2)水煮脫蠟.脫蠟溫度90_98°C，要求澆口無粘砂，風(fēng)干時間10_12小時。6、熔煉工藝流程熔煉過程是用中頻爐熔煉。(1)化學(xué)成份控制光譜檢驗C、Si、Mn、S、P等11種元素，原始記錄存檔。(2)原材料控制方法購合金料帶化驗單，原材料使用前要化驗爐料的化學(xué)成份， 按工藝單給定的配料單進(jìn)行配料。(3)出爐溫度1620-1600°C。(4)登記爐次號。7、澆鑄過程如下(1)澆鑄溫度1580-1600°C。(2)型殼澆注完要放覆蓋劑。(3)燒殼溫度 8OO-85O 0C。(4)澆鑄數(shù)量做記錄。(5)試棒澆鑄數(shù)量。做記錄8、毛坯件尺寸檢驗變形成度檢查，是否用校正，用樣板量非加工部位。9、機(jī)加工工藝過程
(1)滑床臺板的加工按圖紙要求(2)機(jī)床精度檢測。(3)檢測滑床臺板的尺寸精度。(4)檢測尺寸表格填寫。整體滑床板按下面要求加工(1)滑床臺上平面長352-0. 5，寬140加工，磨光；0)770-3X180底板底面及四周全部加工；(3)鐵座和滑床臺之間162+1處斜面(1 40)加工；(4)留有90寬工藝孔處2個內(nèi)臺尺寸分別為(大)48. 6士0.2，(小)51. 8士0.2加工；(5)滑床臺長沘8. 5士0. 5開口寬40處加工；(6)2個￠78 土 1的孔按表中尺寸加工；(7)其余一律不加工。鑄造工藝采用精密鑄造方法，復(fù)合型殼工藝。使用中頻電爐熔化鋼水。整鑄滑床臺板的尺寸較大720mm長，180mm寬，滑床臺和底板連接的中間空腔尺寸要求嚴(yán)格，又不能加工，鑄件要求不允許有任何變形，不光滑等問題出現(xiàn)。因此本專利采用了一種透氣性好又耐高溫的填充材料(耐高溫的耐火土和水玻璃)，填充在空腔內(nèi)。解決了非加工重點(diǎn)尺寸變形等問題。采用了復(fù)合型殼工藝方法，不但解決了鑄件的表面光潔度。也有效的提高了鑄件的尺寸精度。上述制備的整體滑床臺板的結(jié)構(gòu)參照附圖1和2。整體滑床臺板，由7部份組成。 底板7上制有固定孔1和2，它還留有工藝孔5。所述底板7上設(shè)有滑床臺4，滑床臺4是重要部份上設(shè)有工作面6。所述底板7上同時還固裝鐵座3。使用時，滑床臺4上安裝鐵軌來回滑動，也就是說道岔將被搬動。
權(quán)利要求
1.一種特種合金鋼，其特征在于它由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％)組成c<0. 10 ； Si 彡 1. 5 ；Mn 彡 1. 5 ;P 彡 0. 03 ；S 彡 0. 03 ；Cr 12. 5-15. 5 ；Ni 1-2 ；Nb 3XC 至 5XC0. 05-0. 2 ；B 0. 0003-0. 0005 ；N 0. 02-0. 04，余量為 Fe。
2.采用如權(quán)利要求1所述的特種合金鋼制備高鐵道岔整體滑床臺板的方法，其特征在于該方法采用整體鑄造一次成形，具體步驟a、確定鑄造方案；b、模具加工；c、蠟型制作確定注射蠟型時間10-40S，溫度40-50°C，壓力0.5-0. 6Mpa，蠟型尺寸檢驗；d、組焊確定組焊工藝流程，焊接要牢固，整齊；e、造型方法采用復(fù)合型殼精密鑄造方法，過程如下(1)粘殼檢驗水玻璃模數(shù)，沙子，粉子粒度，涂料粘度。掛殼厚度要均勻，掛殼，按制殼工藝流程操作；(2)水煮脫蠟脫蠟溫度90-98°C，要求澆口無粘砂，風(fēng)干時間10-12小時；f、熔煉工藝流程熔煉過程是用中頻電爐熔煉；(1)化學(xué)成份控制光譜檢驗C、Si、Mn、S、P等11種元素，原始記錄存檔；(2)原材料控制方法購合金料帶化驗單，原材料使用前要化驗爐料的化學(xué)成份，按工藝單給定的配料單進(jìn)行配料；(3)出爐溫度:1620-1600°C；g、澆鑄過程如下(1)澆鑄溫度:1580-1600°C；(2)型殼澆注完要放覆蓋劑；(3)燒殼溫度800-850°C ；(4)澆鑄數(shù)量做記錄；(5)試棒澆鑄數(shù)量，做記錄；h、毛坯件尺寸檢驗變形成度檢查，是否用校正，用樣板測量非加工部位； j、機(jī)加工工藝過程(1)滑床臺板的加工按圖紙要求；(2)機(jī)床精度檢測；(3)檢測滑床臺板的尺寸精度；(4)檢測尺寸表格填寫。
3.如權(quán)利要求2所述的特種合金鋼制造高鐵道岔整體滑床臺板的方法，其特征在于 采用上述化學(xué)成分制造的高鐵道岔，機(jī)加工前還需經(jīng)過如下熱處理(1)進(jìn)行正火處理爐中加熱1080°C士 10°C，保溫2-3小時，空冷；(2)進(jìn)行回火處理爐中加熱580°C士 10°C或650°C 士 10°C保溫4_5小時，空冷。
4.如權(quán)利要求1所述的特種合金鋼，其特征在于它由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％ )組成C 0. 096 ；Si 0. 624 ；Mn 0. 611 ；P 0. 026 ；S 0. 007 ；Cr 13. 05 ；Ni 1. 87 ；Nb 0.21 ；W 0. 093 ；B 0. 00023 ；N 0. 021，余量為Fe，將附合上述化學(xué)成分的鑄件和試棒放入箱式電爐進(jìn)行熱處理(1)正火處理爐中加熱1080°C士 10°C，保溫2-3小時，空冷后再將試棒放入井式電爐進(jìn)行熱處理；(2)回火處理爐中加熱580°C士 10°C保溫4-5小時，空冷。
5.如權(quán)利要求1所述的特種合金鋼，其特征在于它由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％)組成C 0. 081 ；Si 0. 82 ；Mn 0. 75 ；P 0. 022 ；S 0. 008 ；Cr 12. 75 ；Ni 1. 85 ；Nb 0. 22 ；W 0. 11 ；B 0. 0004 ；N 0. 02，余量為Fe，將附合上述化學(xué)成分的鑄件和試棒放入箱式電爐進(jìn)行熱處理(1)正火處理爐中加熱1080°C士 10°C，保溫2-3小時，空冷后再將鑄件和試棒放入井式電爐進(jìn)行熱處理；(2)回火處理，爐中加熱620°C士 10°C保溫4-5小時，空冷。
6.如權(quán)利要求1所述的特種合金鋼，其特征在于它由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，% )組成:C0. 070 ；Si 0. 86 ；Mn 0. 91 ；P 0. 018 ；S 0. 006 ；Cr 12. 75 ；Ni 2. 1 ；Nb 0. 25 ； W 0. 089 ；B 0. 0003 ；N 0. 03，余量為 Fe ；將附合上述化學(xué)成分的鑄件和試棒放入箱式電爐進(jìn)行熱處理(1)正火處理爐中(電爐)加熱1080°C士 10°C，保溫2-3小時，空冷后再將鑄件和試棒放入井式電爐進(jìn)行熱處理；(2)淬火處理爐中加熱650°C士 10°C保溫4-5小時，淬入油中冷卻到室溫。(3)回火處理爐中加熱280°C士 10°C保溫4-5小時，空冷。
7.如權(quán)利要求2所述的特種合金鋼制造高鐵道岔整體滑床臺板的方法，其特征在于 采用該方法所制備的整體滑床臺板，其結(jié)構(gòu)是由7部份組成，底板(7)上制有固定孔(1)和 O)，它還留有工藝孔(5)，所述底板(7)上設(shè)有滑床臺G)，滑床臺(4)上設(shè)有工作面(6)， 所述底板(7)上同時還固裝鐵座(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型特種合金鋼，確切地說是一種特種合金馬氏體不銹鋼及用該材料制造高鐵道岔整體滑床臺板的方法，屬于新材料制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。上述特種合金鋼是由下述化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％)組成C≤0.10；S i≤1.5；Mn≤1.5；P≤0.03；S≤0.03；Cr 12.5-15.5；Ni 1-2；Nb 3×C至5×C；W 0.05-0.2；B 0.0003-0.0005；N 0.02-0.04，余量為Fe。上述方法采用整體鑄造一次成形。本發(fā)明彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)采用普通碳鋼易磨損及結(jié)構(gòu)為三個部件焊接而成所帶來的加工工藝復(fù)雜，使用壽命短的缺陷。本發(fā)明成功地取代了分體焊接的滑床臺板，具有強(qiáng)度高、耐磨性良好，耐腐蝕不生銹，不變形及生產(chǎn)周期短的特點(diǎn)?？梢詽M足流水線生產(chǎn)的必備條件，非常適合大批量生產(chǎn)。
文檔編號E01B7/14GK102453842SQ201010509350
公開日2012年5月16日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者張佳秋, 張俊英, 張淼, 蒲玉賓 申請人:張佳秋