[发明专利]一种道岔轨的热处理方法和道岔轨

说明书

技术领域

本发明涉及一种道岔轨的热处理方法和一种由本发明的道岔轨的热处理方法得到的道岔轨。

背景技术

随着铁路运输事业的快速发展，大运量、高轴重、高密度的铁路运输模式已初步形成。在愈加苛刻的线路条件下，铁路钢轨及道岔轨的伤损问题日益突出。道岔轨不仅是实现铁路连接和交叉的重要设备，而且还是影响线路运行效率和行车安全的关键环节。

目前，道岔轨主要由钢轨生产厂家提供原料，由道岔轨生产企业进行铣削加工及后序处理。一般来说，由于热轧态道岔轨强度与硬度较低，在列车特别是重载列车冲击载荷的作用下，易于产生剥离掉块、过快磨损等有害缺陷。因此，加工完成后需进行热处理，以提高道岔轨的综合性能、延长其使用寿命。然而，由于采用先加工后热处理的模式，钢轨重新经历奥氏体化并冷却后平直度等参数难以满足更高要求，限制了道岔轨在高速及准高速线路的应用。同时，离线加热条件下轨头硬化层深度有限，一般在15mm以内，而道岔尖轨最高加工深度达到23mm，硬化效果难以有效利用，从而影响道岔的服役寿命。

近年来，钢轨在线热处理技术的发展为道岔轨热处理提供了新的思路：通过对轧后带有余热的钢轨的轨头及其它部位施加加速冷却介质，可以获得较热轧态显著提升的性能指标。

发明内容

本发明的目的在于，在现有技术的基础上提供一种能够使得得到的道岔轨的轨头工作侧的抗拉强度及硬度较轨头非工作侧的抗拉强度及硬度明显提高且具有良好的平直度的道岔轨的热处理方法。

本申请的申请人在研究过程中发现，直接采用现有的钢轨在线热处理技术处理道岔轨仍存在较大的技术缺陷，因为，相比于普通钢轨，道岔轨为非对称断面，其轨头工作侧面积所占比例高于轨头非工作侧，因此，如果按照现有技术的钢轨在线热处理技术进行道岔轨的热处理，在道岔轨的轨头工作侧与轨头非工作侧采用相同的加速冷却工艺进行加速冷却，将使得在加速冷却过程中，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的道岔轨；更重要的是，在加速冷却过程中，冷速较快的一侧（即轨头非工作侧）将向冷速较慢的一侧（即轨头工作侧）弯曲，对道岔轨全长的平直度及后序的矫直工序带来不利影响；而如果同时提高轨头工作侧和轨头非工作侧的冷却速率，则将显著增大异常显微组织产生的风险，导致道岔轨报废。因此，按照现有的钢轨在线热处理技术进行道岔轨的热处理难以有效满足道岔轨的生产要求。

在上述基础上，本申请的申请人经过创造性的劳动发现，在道岔轨的轨头工作侧和道岔轨的轨头非工作侧施加不同的加速冷却速度，且保证道岔轨的轨头工作侧的加速冷却速度比道岔轨的轨头非工作侧的加速冷却速度高可以解决上述技术难题，并且需要保证加速冷却的初始阶段待处理的道岔轨的轨头踏面温度为900-650℃。因为，当温度高于900℃时，道岔轨表层受到冷却介质的激冷，温度迅速降低；此时，来自轨头心部及轨腰部位的热量迅速向表层扩散，将在轨头踏面下方约5mm-15mm内形成一个温度缓慢降低的区域，因此随着冷却过程的进行，相变将在较小的过冷度下开始并相继完成，由于在该温度条件下温度降低缓慢，从而使得最终得到的道岔轨强度及硬度等指标偏低，无法满足线路使用需求，而当温度低于650℃时，由于该温度距离相变点温度较近，过快的冷速将使钢轨表层及表层下方一定深度内产生贝氏体、马氏体等异常组织的风险显著提高，而异常组织的产生将使道岔轨报废，造成严重损失。基于上述发现，完成了本发明。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种道岔轨的热处理方法，其中，该方法包括：将待处理的轨头踏面温度为650-900℃的道岔轨进行加速冷却以得到全珠光体组织的道岔轨，其中，道岔轨的轨头工作侧的加速冷却速度高于道岔轨的轨头非工作侧的加速冷却速度。

根据本发明的第二方面，本发明提供了按照本发明所述的热处理方法得到的道岔轨。

按照本发明的道岔轨的热处理方法得到的道岔轨，轨头工作侧的硬度及抗拉强度均比轨头非工作侧的硬度高，例如在本发明的优选的实施方式中，道岔轨的轨头工作侧的硬度比轨头非工作侧的硬度高1-3HRC，道岔轨的轨头工作侧的抗拉强度比轨头非工作侧的抗拉强度高20-50MPa，并且道岔轨具有良好的平直度，使用过程中滚动接触疲劳性能和耐磨损性能良好，非常适用于对抗接触疲劳伤损和耐磨损性能较高的普通客货混运和重载铁路。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明