[发明专利]一种中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢、钢轨及制备方法

说明书

本发明公开了一种中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢，按质量百分比，其组成包含：C：0.10‑0.40％，Mn：1.50‑3.00％，Si：0.50‑1.50％，Cr：0.50‑1.50％，Mo：0.35‑1.20％，Ni：0.50‑1.20％，Cu：0.25‑0.60％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质元素，显微组织主要为贝氏体/马氏体复相组织，其中，Ni/Cu＞1.8。本发明还公开了由该钢制备得到的中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢轨以及其制备方法，得到的钢轨兼具高的强度、韧性以及优异的耐腐蚀性。

技术领域

本发明涉及低合金高强钢。更具体地，涉及一种高强度、高韧性，并具有良好耐大气和环境腐蚀的中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢、钢轨及制备方法。

背景技术

随着铁路朝高速重载方向发展，现有珠光体型钢轨无法满足铁路发展需求，新型贝氏体钢轨已成为国际国内的研究热点。目前，大量相关贝氏体钢轨的研究着眼于力学性能的提高，但未能充分考虑不同环境下对钢轨服役性能的差异要求。而在我国南方潮湿地区、沿海高盐分地区、长距离隧道等湿度大的环境中及海洋性气候区域等环境中，现有钢轨因腐蚀造成的病害十分严重，因此，针对上述大气及环境腐蚀服役条件，急需开发高性能耐腐蚀的贝氏体钢轨产品，以提高应用经济性和适应铁路发展需求。

要在复杂长铁路线上具有优良的耐磨损、抗疲劳、抗腐蚀等综合服役性能，贝氏体钢轨需同时具有良好的强韧性配合和良好耐腐蚀能力。目前，绝大多数贝氏体钢轨产品研发主要关注其强韧性、耐磨性或抗疲劳性能等，公开的报道中，仅公开号为CN102719762A的中国发明专利申请注重了贝氏体钢轨的耐环境腐蚀性能。该申请主要通过3.2-4.0wt％Cr元素发挥耐腐蚀作用，再辅以少量Ni和Cu元素(0.1-0.3wt％Ni，0.25-0.60wt％Cu)，以提高钢轨的耐腐蚀性能。但是该专利更侧重于兼顾钢轨的高强度和耐腐蚀性能，而所申请保护的钢轨韧性水平可提高的空间较大，在强度1350MPa水平下，其常温冲击功仅A_ku2≥40J，最高冲击韧性为60J。

因此，为顺应铁路发展趋势，解决目前国内外贝氏体钢轨开发过程中的存在的缺陷与不足，需要提供一种1300MPa级高强度高韧性贝氏体耐蚀钢。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢。

本发明的第二个目的在于提供一种中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢轨。该钢轨兼具高的强度、高的韧性和好的耐腐蚀性。

本发明的第三个目的在于提供一种中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢轨的制备方法。

为达到上述第一个目的，本发明提供一种中低碳高强高韧耐蚀贝氏体钢，按质量百分比，其组成包含：

C：0.10-0.40％，Mn：1.50-3.00％，Si：0.50-1.50％，Cr：0.50-1.50％，Mo：0.35-1.20％，Ni：0.50-1.20％，Cu：0.25-0.60％，S：≤0.010％，P：≤0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质元素，显微组织主要为贝氏体/马氏体复相组织，其中，Ni/Cu＞1.8。

优选地，按质量百分比，其组成包含：

C：0.20-0.40％，Mn：1.8-3.00％，Si：0.50-1.50％，Cr：0.80-1.50％，Mo：0.35-1.20％，Ni：0.70-1.20％，Cu：0.51-0.60％，S：0.0001-0.010％，P：0.0005-0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质元素，显微组织主要为贝氏体/马氏体复相组织，其中，Ni/Cu＞1.8。

优选地，按重量百分比，所述组成还包含0.005-0.030％的Re元素。

本发明中，碳元素：钢中典型的强化元素，在提高强度的同时能大大提高钢种的淬透性，但不利于钢种的耐大气腐蚀性能，同时过高量时会不利于焊接性能。