[发明专利]高强度耐损伤钢轨及其制造方法

说明书

本发明涉及耐磨、高强度、耐损伤钢轨及其制造方法，该钢轨适用于高负荷装载、急转变，高刚性轨道段。该钢轨能改善初期使用的车轮与钢轨的磨合性，提高钢轨顶部的耐损伤性。

钢轨头部一般包括头顶部、角部、头侧部及颚部。在高负荷装载、急转弯铁道段使用木制枕木时，以往使用的耐磨损高强度钢轨，在角部及头侧部与头顶部大都采用等硬度化热处理方法。因此从材质方面看钢轨角部和钢轨头顶部耐磨损性是相同的。

然而，车轮和钢轨间的接触是复杂的，钢轨头部各部接触状况是不同的，高负荷装载铁道急转变段，钢轨内侧角部及钢轨头侧面滑动大，而接触压力则在钢轨头顶部及钢轨内侧角部大，因此，在以往用的耐磨高强度钢轨中，钢轨内侧角部及钢轨头侧部比钢轨头顶部磨损历害，钢轨头顶部常常比钢轨内侧角部的磨损慢，车轮的接触压力正好在钢轨头顶部中央磨损慢的部分为最大。

这种钢轨头部磨损特性，对于以往均匀耐磨损高强度钢轨来说，就变成了如上所述的与车轮接触的状态，因此新轨使用初期，与车轮的磨合就慢，较长时间存在局部过大接触应力，易发生疲劳，而且，即使在车轮与钢轨磨合后，钢轨头顶部也是最大接触压力部位。在使用木制枕木的轨道上，问题还小些，但是在使用水泥枕木的高刚性铁道的情况下，伴随车辆通过时冲击最大接触压力增加，钢轨头部中央发生叫做，“头部拉痕”的损伤。

以往，为了防止这种“头部拉痕”，在钢轨疲劳积累之前，采用削除钢轨头部表层的方法，不过这要化时间和费用，而且决定合适的削除时间也这一种困难的事情。

本发明的目的正是鉴于上述不足之处，提供一种高强度、耐损伤钢轨及其制造方法，使用这种钢轨，在不减轻车辆重量的情况下能缓和钢轨头顶部中央产生的最大接触应力，在不削除钢轨头部表面的情况下钢轨头顶部中央也不积蓄疲劳，耐接触疲劳损伤好，且与车轮初期磨合性能好。

本发明的高强度耐损伤钢轨有两种，第1种，按重量百分比成份如下，

C：（0.60～0.85）%

Si：（0.1～1.0）%

Mn：（0.5～1.5）%

P：0.035  %  以下

S：0.040  %  以下

Al：0.05  %  以下

其余为Fe及不可避免的杂质。

其角部及头侧部的硬度为HB  341～405

其头顶部的硬度为该角部及头侧部硬度的百分之九十以下。

第2种，按重量百分比成份如下：

C：（0.60～0.85）%

Si：（0.1～1.0）%

Mn：（0.5～1.5）%

P：0.035  %  以下

S：0.040  %  以下

Al：0.05  %  以下

下述元素则选择其中的1种或1种以上，

Cr：（0.05～1.5）%

Mo：（0.01～0.20）%

V：（0.01～1.0）%

Ni：（0.1～1.0）%

Nb：（0.005～0.50）%

其余为Fe及不可避免的杂质。钢轨角部及头侧部的硬度为HB341～405，钢轨头顶部的硬度为该角部及头侧部硬度的90%以下。

所述高强度耐损伤钢轨的制造方法如下，制造上述第1种或第2种成份的钢轨原材，将上述钢轨原材的头部保持在奥氏体化温度区域，然后由冷却头的多个冷却剂喷嘴向钢轨原材喷冷却剂，使钢轨头部冷却，在上述冷却过程中，上述冷却头的喷嘴个数，喷嘴直径及冷却剂喷出压力，至少调节其中的一种以使钢轨头顶部的冷却速度比钢轨头侧部的冷却速度要慢。

本发明中钢轨的冷却方法包括以下工艺：钢轨原材保持在奥氏体化温度范围，然后由冷却头的多个冷却剂喷嘴向钢轨原材喷冷却剂，喷嘴个数、直径及冷却剂喷出压力，至少调节其中一种以使钢轨头部的各部位冷却速度不同。

在高强度、耐损伤钢轨中，钢轨头顶部的初期磨合性及在高刚度轨道使用情况下，钢轨头顶部的耐损伤性都可得到改善。

以下，对本发明做详细说明：

图1为本发明提出的高强度、耐损伤钢轨的头部剖面图，钢轨的头部包括头顶部1、角部2、头侧部3及颚部4。两个角部之一，在使用中成为与车轮接触的内侧角部。