[发明专利]一种贝氏体道岔钢轨的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及道岔钢轨的热处理方法，特别是一种贝氏体道岔钢轨的热处理方法。

背景技术

铁路道岔作为引导机车车辆从一条股道转向另一股道的关键连接部件，其质量的高低、性能的优劣直接影响铁道线路的运输效率和行车安全。道岔质量的高低除取决于加工技术外主要由其原料一道岔钢轨的质量所决定。近年来，随着铁路向重载化的快速发展，道岔钢轨的服役条件愈加苛刻，部分路段道岔仅能使用数月甚至数十天就需更换下道，严重制约铁路的快速发展。在道岔钢轨的研制中，除满足强硬度更高的指标外，还需获得更优良的强韧性匹配，以提高道岔钢轨的抗冲击疲劳和磨损性能。研究表明，采用贝氏体材质制造的道岔钢轨能够满足上述需求。

目前，道岔钢轨的生产主要采用轧后空冷并配合后序的回火工艺实现。此外，还有采用轧后加速冷却以获得更细小贝氏体组织的方式。

在公开号为CN1095421A的中国专利文献中公开了一种具有优异耐滚动接触疲劳伤损性的贝氏体系高强度钢轨的制造方法，将热轨后保留有高温余热的钢轨、或加热至高温的钢轨，以1～10℃/s的冷速冷却钢轨上端，在500～300℃区间停止加速冷却，其后，自然放冷或控冷至常温，可得到钢轨上端硬度为HV300～400，上端角部硬度在HV350以上的钢轨。

该方法应用于道岔轨热处理方面存在的问题是：由于普通钢轨为对称断面，在实施加速冷却时仅需要考虑钢轨表层及一定深度内的性能即可满足使用需求，而道岔钢轨作为制作道岔的原料，需在轨头部位切铣加工后才能使用，铣削后的道岔轨轨头尖端后的一定距离内就需承受列车车轮的冲击载荷，此时，与车轮接触的部位位于轨头心部一定深度内。因此，道岔轨不仅要求轨头的表层性能，同样注重轨头心部的关键指标。同时，道岔钢轨为非对称断面，轨头工作侧面积所占比例高于非工作侧，如果两侧采用相同的冷却工艺，在加速冷却过程中，由于轨头工作侧热容高，冷却较慢，一方面无法获得优异的性能指标，更重要的是，在冷却过程中，冷速较快的一侧将向冷速较慢的一侧弯曲，对道岔钢轨全长平直度即后序的矫直工序带来不利影响。因此，现有方法无法满足道岔钢轨的生产要求，亟需一种贝氏体道岔钢轨的热处理方法，使其能够同时满足轨头表层和轨头心部的性能要求，并且可以解决道岔钢轨的非对称断面对通长平直度带来的不利影响。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术存在的问题提出的，其所解决的技术问题是提供一种同时满足轨头表层和轨头心部硬度要求的热处理方法，且道岔钢轨通长具有良好的平直度。需要指出的是，通长具有良好的平直度是指在道岔钢轨的整个长度方向都具有良好的平直度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种贝氏体道岔钢轨的热处理方法，所述方法包括以下步骤：a、将终轧后处于奥氏体区域温度的道岔钢轨自然冷却至轨头踏面中心的温度为450～480℃；b、将所述自然冷却后的道岔钢轨加速冷却至轨头踏面中心的温度为230～270℃，其中，所述道岔钢轨的轨头工作侧的冷却速度大于轨头踏面中心与轨头非工作侧的冷却速度；c、然后，将所述轨头工作侧、轨头踏面中心和轨头非工作侧均以0.05～0.25℃/s的冷却速度继续加速冷却，再次使轨头踏面中心的温度降至265～270℃；d、最后，使道岔钢轨自然冷却至室温。

在步骤b中，所述道岔钢轨的轨头踏面中心与轨头非工作侧的冷却速度为1.5～5.0℃/s，轨头工作侧的冷却速度在1.5～5.0℃/s的基础上提高0.1～1.0℃/s。

根据本发明，所述加速冷却所采用的冷却介质为水雾混合气或压缩空气。

本发明得到的贝氏体道岔钢轨的拉伸性能、常温与低温冲击性能以及轨头断面硬度等指标均得到有效提升，特别是贝氏体道岔钢轨心部硬度高。与现有技术相比，本发明的有益效果为提高了贝氏体道岔钢轨轨头心部性能，同时，道岔轨通长具有良好的平直度。

附图说明

图1是贝氏体道岔钢轨的轨头断面硬度测试位置的示意图。

附图标记说明：

1-轨头工作侧、2-轨头非工作侧、3-轨头踏面中心、4-轨腰，A1、B1、C1、D1、E1分别代表轨头表层五处位置，A6、B6、C6、D4、E4分别代表轨头心部五处位置。

具体实施方式

本发明提供了一种贝氏体道岔钢轨的热处理方法：