[发明专利]一种低合金钢铁路弹条及其热处理方法

说明书

本发明涉及一种用于制造联接钢轨与混凝土轨枕的铁路弹条扣件的弹条及热处理方法。

目前，按TB/T 1495.1～5-92<弹条I型扣件>规定，铁路弹条扣件的弹条都采用中碳优质合金钢或高级优质合金钢60Si2Mn或55Si2Mn，其含碳量在0.50～0.65％之间。弹条的技术要求严格，静负荷残余变形≤1mm，脱碳层深度≤0.3mm，还有硬度，疲劳寿命及残余变形，金相组织等要求，但此类钢碳量较高，脆性较大；硫磷含量范围窄，价格较高；热处理采用油淬，有污染等问题。

发明专利公报第13卷第1号公开了申请号为95113929.0《一种合金钢弹簧及其热处理方法》的专利申请，用材质是磷≤0.045％、硫≤0.045％的钢筋钢20MnSi、20MnSiV等制造弹簧。按GB1499-91《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》规定20MnSi 20MnSiV的含碳量是0.15～0.25％。铁路弹条如用这两种牌号的钢制造，当含碳量在0.20％以下时，热处理后其静负荷残余变形、疲劳寿命及残余变形、甚至硬度，通常达不到条的要求。

本发明目的是为铁路弹条扣件的弹条提供一类廉价的材质、降低弹条制造成本；改变热处理手段，简化工艺，减少污染，降低脆性；除金相组织为低碳马氏体规代回火索氏体外，其余均满足TB/T1495.1～5-92对弹条的各种性能要求。

为达到上述目的，本发明的低合金钢铁路弹条，所用钢以重量计含磷≤0.045％、硫≤0.045％、锰≤0.40～1.80％、硅0.40～1.00％，其含碳量为0.20～0.35％。

所用钢还可含有钒≤0.30％，钒可用钛≤0.30％代替，或复合加入。

本发明的热处理方法是弹条料坯整体加热或整体感应加热，温度范围840～1050℃，热成型后利用余热水淬，再低温回火，其特点是回火温度范围200～400℃，所得金相组织是均匀一致的低碳马氏体组织或低碳马氏体组织中含有少量铁素体。

本发明有如下效果：由于所用钢25MnSi、25MnSiV、30MnSiV含有范围为0.20～0.35％的碳及其它合金元素，所以对Φ13～20mm直径的弹条，经热处理后可以得到低碳马氏体组织，满足铁路弹条的硬度、静负荷残余变形、疲劳寿命及残余变形、脱碳层深度的各项要求。由于比中碳弹簧钢含碳量低，所以降低了弹条的脆性；由于热处理用水淬，所以消除了油烟污染。由于所用钢的磷硫含量范围宽，比弹簧钢价格低廉，所以降低了弹条制造成本。

由于钢中还含有微量合金元素钒、钛等，所以能细化晶粒，进一步提高强韧性。

下面结合实施例，对本发明涉及的普通低合金钢铁路扣件的弹条作进一步详细叙述，主要说明该铁路弹条扣件的弹条所用材质及用通常方法生产铁路弹条扣件弹条加工成形后的热处理工艺方法。

实施例1.

材质是普通低合金钢25MnSi，化学成分为0.24％C、0.50％Si、1.42％Mn、0.042％S、0.032％P。

热处理工艺是930℃加热，水淬，300℃回火；热处理后所得的金相组织是低碳马氏体组织，机械性能是δ_0.2＝1220～1280MPa、δ_b＝1420～1440MPa、δ＝6.0～6.5％、ψ＝40.5～42.0％制成铁路弹条扣件的弹条后经200万次疲劳冲击永久残余变形量仅0.1～0.41mm。

实施例2.

材质是普通低合金钢30MnSiV，化学成分为0.27％C、0.60％Si、1.50％Mn、0.042％P、0.02％S、0.05％V。

热处理工艺是930℃整体感应加热，成形后利用余热水淬，340℃回火。热处理所得的组织是低碳马氏体，机械性能是δ_0.2＝1250～1260MPa、δ_b＝1440～1445MPa、δ＝6.3～6.9％、ψ＝40.1～41.3％。

实例3.

材质是普通低合金钢25MnSiV，化学成分为0.24％C、0.83％Si、1.24％Mn、0.06％V、0.022％P、0.02％S。热处理工艺是900～950℃感应加热，水淬，250～340℃回火。热处理后所得金相组织是低碳马氏体组织或低碳马氏体加铁素体组织，力学性能δ_0.2＝1190-1310MPa δ_b＝1310～1520MPa δ＝6.8～8.7％ψ＝38.6～46.3％。