[发明专利]氧化膜、耐腐蚀钢轨及该钢轨的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化膜、耐腐蚀钢轨及该钢轨的制备方法，属于钢铁轧制及表面处理领域。本发明解决的技术问题是现有耐腐蚀钢轨的制备成本高、效率低。本发明提供了一种覆盖于钢轨表面的氧化膜，其厚度为20μm～60μm；其断面Fe₃O₄的平均面积为60～80％。本发明还提供了一种耐腐蚀钢轨及其制备方法，该方法是：将钢坯在氧化性气氛中加热至钢轨表面氧化铁皮易掉，经高压水除鳞后，置于开坯机轧制5～7道次，开坯机轧制的第一和第三道次采用大压下量轧制，然后进入万能轧机，万能轧机进行粗轧、中扎和精轧后进行冷却，经矫直、探伤检测制得成品钢轨。本发明方法制备得到的钢轨具有良好的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于钢铁轧制及表面处理领域，具体涉及氧化膜、耐腐蚀钢轨及该耐腐蚀钢轨的制备方法。

背景技术

钢轨在运输和使用过程中，在外部环境的作用下会发生锈蚀。锈蚀不仅影响钢轨外观形象，严重时还会缩短钢轨的寿命，甚至会对钢轨的力学性能产生损害，从而影响列车的安全运行。对于普通线路的钢轨，钢轨寿命一般为5～10年，腐蚀对钢轨寿命和安全的影响很小；对于高速铁路，其寿命高达30年以上，钢轨的腐蚀问题将会影响钢轨的服役寿命。因此，腐蚀问题是钢轨服役过程中不可忽略的问题。随着我国高铁的快速发展，开发耐腐蚀钢轨对提高铁路运输安全有着重要意义。

目前，钢轨的腐蚀防护方法主要有以下三种：(1)通过添加Cr、Ni、Cu等合金元素提高钢轨基体耐蚀性能；(2)在钢轨表面喷涂锌、铝合金、高分子涂层、油脂、油膏等防护涂料，通过防护涂料来提高钢轨耐腐蚀性能；(3)在线路上利用Zn块与钢轨连接组成腐蚀电偶，通过牺牲Zn阳极来保护钢轨。

专利CN104060187B公开了一种耐腐蚀性的微合金化钢轨，其基本合金体系中合金元素的重量百分含量为：C：0.73％～0.85％，Si：0.30％～0.90％，Mn：0.80％～1.20％，Cr：0.20％～0.40％，Cu：0.30％～0.50％，Ni：Cu含量的1/2～2/3，P：0.03％～0.05％，S：≤0.025％；以下三种元素中的至少一种：V：0.04％～0.12％，Nb：0.02％～0.06％、Re：0.005％～0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质。该专利采用了在碳素钢轨的基础上添加Cr、Cu、Ni等耐腐蚀合金元素，通过P、Ni和Cu含量的配比来提高钢轨基体的耐腐蚀性能。由于出口钢轨要严格执行出口国技术标准或其他国际标准，在世界标准中，对化学元素含量均有严格要求，在出口钢轨中通过合金化提高钢轨耐蚀锈蚀性能技术路线受到很大限制。

专利CN1884616A公开了一种耐腐蚀铁路钢轨及其生产方法，该方法对在线生产的钢轨，先进行喷丸或喷砂预处理，后电弧喷涂锌、铝或锌－铝合金，然后用自动喷涂、滚涂或人工刷涂有机封闭层或颜料油漆层。钢轨喷丸或喷砂处理能耗大、效率低，同时低温喷涂涂层与钢轨的结合力弱，在吊装和运输过程容易发生局部脱落，生产成本高、效率低、效果不明显。上述方法因成本、效率及有效性等问题都无法得到大规模的推广和应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有耐腐蚀钢轨的制备成本高、效率低。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是提供了一种氧化膜，该氧化膜覆盖于钢轨表面，其厚度为20μm～60μm；氧化膜断面Fe₃O₄的平均面积为60～80％。

本发明还提供了一种耐腐蚀钢轨，所述耐腐蚀钢轨表面覆盖有上述氧化膜，其化学成分由以下重量百分比的元素组成：C 0.62～0.80％、Si 0.25％～0.40％、Mn 0.70～1.25％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述耐腐蚀钢轨的抗拉强度为800～1100MPa，延伸率≥10％。