專(zhuān)利名稱(chēng)：一種珠光體合金鋼及其應(yīng)用和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)耐磨的珠光體合金鋼及其應(yīng)用和制備方法。
背景技術(shù)：
護(hù)軌是道岔不可缺少的組成部分。其功能主要是覆蓋轍叉“有害空間”，引導(dǎo)車(chē)輪進(jìn)入相應(yīng)的輪緣槽，從而確保鐵路列車(chē)車(chē)輪運(yùn)行方向、使車(chē)輪輪對(duì)橫向游動(dòng)被限制在基本軌和護(hù)軌的槽內(nèi)，同時(shí)起到減少鋼軌軌頭的側(cè)面磨耗與接觸疲勞損傷，降低養(yǎng)護(hù)維修工作量，防止列車(chē)車(chē)輪脫軌事故發(fā)生的作用。我國(guó)TB/T3110-2005《33kg/m護(hù)軌用槽型鋼》技術(shù)條件規(guī)定護(hù)軌用槽型鋼采用淬火態(tài)U75V，其軌頭工作面熱處理后加熱層深度不小于25mm，硬化層深度不小于24mm ;鋼軌表層距軌頂面6mm深處的硬度范圍為37 43HRC，距軌頂面24mm深處硬度不小于34HRC ；熱處理硬化層顯微組織為細(xì)片狀珠光體，不允許有馬氏體和貝氏體組織。可見(jiàn)護(hù)軌用鋼必須具備高強(qiáng)度和高硬度。由于護(hù)軌為一非對(duì)稱(chēng)斷面，現(xiàn)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的槽型鋼護(hù)軌在熱處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生明顯的扭曲變形，因此需要額外的預(yù)彎曲及矯直處理，增加了生產(chǎn)的工藝流程及成本。另一方面，熱軋33kg/m槽型鋼在熱處理過(guò)程中，頂面硬度也較難達(dá)到43HRC，一般只有32 36HRC左右，導(dǎo)致護(hù)軌不耐磨，使用壽命短。針對(duì)我國(guó)護(hù)軌生產(chǎn)使用中存在的問(wèn)題，近年來(lái)已經(jīng)發(fā)展出了使用空冷貝氏體鋼制備護(hù)軌的技術(shù)?？绽湄愂象w鋼護(hù)軌耐磨性能良好，但由于空冷貝氏體鋼含有Mo等合金并且需要回火等熱處理，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。為簡(jiǎn)化護(hù)軌生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本并滿足護(hù)軌的實(shí)際使用要求，研發(fā)熱軋高強(qiáng)珠光體合金鋼是最佳的途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種高強(qiáng)耐磨的熱軋免熱處理的珠光體合金鋼及其應(yīng)用和制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案一種珠光體合金鋼，其組成為O. 70wt% 0. 90wt% 的 C，1. 0wt% 1. 6wt% 的 Mn,O. 6wt% 1. 2wt% 的 Si,O. 3wt% 1. 2wt% 的 Cr,0 0.7界七％的附，(T0.2wt9^3V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選的，所述C的含量為O. 72wt% 0. 82wt%。
優(yōu)選的，所述Mn的含量為1. 20wt%"l. 60wt%。優(yōu)選的，所述Si的含量為O. 60wt% 0. 90wt%o優(yōu)選的，所述Cr的含量為O. 30wt% 0. 70wt%。優(yōu)選的，所述Ni的含量為O. 20wt% 0. 70wt%o優(yōu)選的，所述V的含量為O. 04wt% 0. 12wt%。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式一種珠光體合金鋼，其組成為O. 72wt% 0. 82wt% 的 C，1. 20wt% 1. 60wt% 的 Mn,O. 60wt% 0. 90wt% 的 Si，O. 30wt% O. 70wt% 的 Cr,O. 20wt% 0. 70wt% 的 Ni，0. 04wt% 0. 12wt% 的 V，

余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的另一個(gè)目的，在于提供所述珠光體合金鋼在制備鐵路道岔的護(hù)軌中的應(yīng)用。本發(fā)明還有一個(gè)目的，在于提供了所述珠光體合金鋼的制備方法，包括原料準(zhǔn)備、冶煉成鋼、澆鑄成型；具體步驟如下a.將含鐵原料冶煉成鋼水，使冶煉得到的鋼水中碳含量>0. 05wt% ；b.將冶煉后的鋼水在出鋼到鋼包的過(guò)程中進(jìn)行預(yù)脫氧合金化，然后將預(yù)脫氧合金化的鋼水進(jìn)行爐外精煉，使鋼水中的各種組分達(dá)到所要求；c.對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣處理；d.將真空脫氣處理后的鋼水注入連鑄中間包，并從連鑄中間包中將鋼水注入連鑄機(jī)中進(jìn)行澆注；或?qū)⒄婵彰摎馓幚砗蟮匿撍苯油ㄟ^(guò)模鑄得到鋼錠。e.對(duì)鋼坯或鋼錠進(jìn)行去氫處理，處理后鋼中的氫含量低于1. 5ppm。為了防止高強(qiáng)鋼出現(xiàn)氫致裂紋等缺陷，上述制備方法還包括在成型的鋼坯或鋼錠進(jìn)行去氫處理，使處理后鋼中的氫含量低于1. 5ppm。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所述珠光體合金鋼的制備方法，是本領(lǐng)域的常規(guī)手段。本發(fā)明所述珠光體合金鋼具備的高強(qiáng)耐磨等優(yōu)異性能，主要緣于其合理的配方。本發(fā)明所述珠光體合金鋼中的Mn能夠降低鋼的共析轉(zhuǎn)變溫度，細(xì)化珠光體組織，并提高護(hù)軌用鋼的強(qiáng)度。本發(fā)明提供的珠光體合金鋼中Mn的含量為1. 00wt°n. 60wt%，優(yōu)選為1. 20 1· 60wt%oSi固溶于鐵素體中，能顯著提高鋼的彈性極限、屈服極限與強(qiáng)度極限之比(os/σ b)以及疲勞強(qiáng)度和強(qiáng)度極限之比(。Ν/ σ b)。另外，Si能提高鋼的耐磨性能，耐磨性能是護(hù)軌使用壽命的主要影響因素。本發(fā)明珠光體合金鋼中控制Si的含量為O. 60wt°r0. 90wt%oCr可與α -Fe形成置換式固溶體，起到固溶強(qiáng)化的作用。同時(shí)，Cr能使鋼的C曲線明顯右移，使相同冷速下獲得的珠光體片間距更為細(xì)化，從而提高珠光體組織強(qiáng)度。本發(fā)明所述珠光體合金鋼中Cr含量為O. 3wt°/Tl. 2wt%，優(yōu)選為O. 30wt°/T0. 70wt%。V能通過(guò)影響奧氏體的再結(jié)晶而細(xì)化奧氏體晶粒，改善珠光體合金鋼的強(qiáng)韌性配合，同時(shí)通過(guò)析出V (C · N) X質(zhì)點(diǎn)起到析出強(qiáng)化的作用，可以增加鋼的強(qiáng)度和硬度；Ni則能在不降低珠光體合金鋼韌性的條件下有效提高其強(qiáng)度。本發(fā)明珠光體合金鋼中V含量為0 0· 2wt%，優(yōu)選為 O. 04 O. 12wt% ；Ni 含量為 0 0· 7wt%，優(yōu)選為 O. 20 0· 70wt%。綜上所述，本發(fā)明通過(guò)合理設(shè)計(jì)珠光體合金鋼的配方，使所述珠光體合金鋼強(qiáng)度高，在無(wú)需淬火的前提下強(qiáng)度就能達(dá)到IlOOMPa以上，硬度超過(guò)35HRC，無(wú)需熱處理，熱軋后就可用于加工制造護(hù)軌，既提高了硬度和耐磨性能又降低了護(hù)軌的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例只是為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不能理解為對(duì)本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍的限制。實(shí)施例1 一種珠光體合金鋼坯或鋼錠一種珠光體合金鋼坯或鋼錠，成分列于表1，通過(guò)如下步驟制備a.將含鐵原料冶煉成鋼水，使冶煉得到的鋼水中碳含量>0. 05wt% ；b.將冶煉后的鋼水在出鋼到鋼包的過(guò)程中進(jìn)行預(yù)脫氧合金化，并將預(yù)脫氧合金化的鋼水進(jìn)行爐外精煉，使各組分達(dá)到表I所示的要求；c.對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣處理；d.將真空脫氣后的鋼水注入連鑄中間包，并從連鑄中間包中將鋼水注入連鑄機(jī)中進(jìn)行澆注；或?qū)⒄婵彰摎夂蟮匿撍苯油ㄟ^(guò)模鑄得到鋼錠；e.對(duì)鋼坯或鋼錠進(jìn)行去氫處理，處理后鋼中的氫含量低于O. 5PPm,即得目標(biāo)產(chǎn) 品O實(shí)施例2—種珠光體合金鋼坯或鋼錠一種珠光體合金鋼錠，成分列于表1，通過(guò)與實(shí)施例1相同的步驟制備目標(biāo)產(chǎn)品。實(shí)施例3 —種珠光體合金鋼坯或鋼錠一種珠光體合金鋼錠，成分列于表1，通過(guò)與實(shí)施例1相同的步驟制備目標(biāo)產(chǎn)品。實(shí)施例4 一種珠光體合金鋼坯或鋼錠—種珠光體合金鋼錠，成分列于表1，通過(guò)與實(shí)施例1相同的步驟制備目標(biāo)產(chǎn)品。實(shí)施例5 —種珠光體合金鋼坯或鋼錠一種珠光體合金鋼錠，成分列于表1，通過(guò)與實(shí)施例1相同的步驟制備目標(biāo)產(chǎn)品。實(shí)施例6 —種珠光體合金鋼坯或鋼錠—種珠光體合金鋼錠，成分列于表1，通過(guò)與實(shí)施例1相同的步驟制備目標(biāo)產(chǎn)品。對(duì)比例I 一種合金鋼坯或鋼錠一種合金鋼，成分列于表1，通過(guò)煉鋼、澆鑄(連鑄或模鑄)、自然冷卻，得到目標(biāo)產(chǎn)
品O對(duì)比例2—種合金鋼坯或鋼錠一種合金鋼，成分列于表1，通過(guò)煉鋼、澆鑄(連鑄或模鑄)、自然冷卻，得到目標(biāo)產(chǎn)
品O試驗(yàn)例將實(shí)施例1-6制備的珠光體合金鋼坯或鋼錠和對(duì)比例制備的合金鋼進(jìn)行硬度、拉伸和沖擊性能的測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表2。
表I實(shí)施例1-6及對(duì)比例1-2制備的合金鋼成分(wt%)
權(quán)利要求
1. 一種珠光體合金鋼，其特征在于，其組成為0.7.t% 0.9wt% 的 C,.1.0wt% 1. 6wt% 的 Mn,.0.6wt% l. 2wt% 的 Si,.0. 3wt% 1. 2wt% 的 Cr,(TO. 7wt% 的 Ni,.0 0. 2wt% 的 V,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述C的含量為.0.72wt%^0. 82wt%0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Mn的含量為.1.20wt% 1. 60wt%o
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Si的含量為 0. 60wt%^0. 90wt%o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Cr的含量為 0. 30wt%^0. 70wt%o
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Ni的含量為 0. 20wt%^0. 70wt%o
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述V的含量為 0.04wt%^0. 12wt%0
8.根據(jù)權(quán)利要求2，4，5，6或7中任一所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Mn的含 量為 1. 20wt% l. 60wt%o
9.根據(jù)權(quán)利要求2，3，5，6或7中任一所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Si的含 量為 0. 60wt% 0. 90wt%o
10.根據(jù)權(quán)利要求2，3，4，6或7中任一所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Cr的含 量為 0. 30wt% 0. 70wt%o
11.根據(jù)權(quán)利要求2，3，4，5或7中任一所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述Ni的含 量為 0. 20wt% 0. 70wt%o
12.根據(jù)權(quán)利要求2，3，4，5或6中任一所述的珠光體合金鋼，其特征在于，所述V的含 量為 0. 04wt% 0. 12wt%0
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼，其特征在于，其組成為.0.72wt% 0.82wt% 的 C,1.20wt% l. 60wt% 的 Mn,.0.60wt% 0. 90wt% 的 Si,.0.30wt% 0. 70wt% 的 Cr,.0. 20wt% 0. 70wt% 的 Ni,.0.04wt% 0. 12wt% 的 V,余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
14.一種權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼用于制備鐵路道岔的護(hù)軌的用途
15.一種權(quán)利要求1所述的珠光體合金鋼的制備方法，包括原料準(zhǔn)備、冶煉成鋼、澆鑄成型；其特征在于，具體步驟如下a.將含鐵原料冶煉成鋼水，使冶煉得到的鋼水中碳含量>0.05wt% ；b.將冶煉后的鋼水在出鋼到鋼包的過(guò)程中進(jìn)行預(yù)脫氧合金化，并將預(yù)脫氧合金化的鋼水進(jìn)行爐外精煉，使鋼水中的各種組分達(dá)到要求；c.對(duì)鋼水進(jìn)行真空脫氣處理；d.將真空脫氣處理后的鋼水注入連鑄中間包，并從連鑄中間包中將鋼水注入連鑄機(jī)中進(jìn)行澆注；或?qū)⒄婵彰摎馓幚砗蟮匿撍苯油ㄟ^(guò)模鑄得到鋼錠。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的珠光體合金鋼的制備方法，其特征在于，還包括對(duì)成型的鋼還或鋼錠進(jìn)行去氫處理，使處理后鋼中的氫含量低于1. 5ppm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種珠光體合金鋼及其應(yīng)用和制備方法。所述珠光體合金鋼的組成為0.70wt%~0.90wt%的C，1.0wt%~1.6wt%的Mn，0.6wt%~1.2wt%的Si，0.3wt%~1.2wt%的Cr，0~0.7wt%的Ni，0~0.2wt%的V，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述珠光體合金鋼具有高強(qiáng)耐磨、熱軋免熱處理的優(yōu)良性能，可以用于制備鐵路道岔的護(hù)軌。
文檔編號(hào)E01B5/18GK103045967SQ201310032530
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者周清躍, 張銀花, 陳朝陽(yáng), 劉豐收, 李闖, 俞喆, 梁旭 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所