一种火车道岔及火车道岔用钢的制造方法
一种火车道岔及火车道岔用钢的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及的一种火车道岔及火车道岔用钢的制造方 法。
【背景技术】
[0002] 火车道岔是铁路轨道结构的重要组成部件，是机车车辆的车轮从一股铁轨转到另 一股铁轨所需要的特殊设备。道岔铁轨在机车通过时将受到巨大的车轮冲击载荷，此时除 了受到的静载荷大大增加外，还将承受铁轨上最大的动载荷，工作条件极为苛刻。因此，为 保证火车道岔铁轨长期、稳定、安全地运行，火车道岔用钢必须具备优良的综合性能。
[0003] 35CrM〇SiMnVTiB火车道岔用钢锻造后不仅会出现粗晶组织与普通的混晶组织，而 且由于该道岔用钢中碳、锰含量较高，碳、锰成分偏析较严重，锻造后还往往出现主要由碳、 锰成分偏析所致的带状混晶组织。粗晶组织及混晶组织将严重降低火车道岔用钢最终热处 理后的使用性能。必须通过热处理予以改善。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
[0005] 例如，本发明的一方面在于提供一种火车道岔用钢的制造方法，该方法的步骤包 括：冶炼工序，形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0. 33~0. 37% ;Si :1. 6%~ 2. 0% ;Mn :1· 5 ~2. 0% ;P:彡 0· 02% ;S:彡 0· 015% ;Cr :1. 1 ~I. 3% ;V:0. 15 ~0· 35% ; Mo :0· 15 ~0· 45% Ji :0· 03 ~0· 08% ;Β :0· 0015 ~0· 004%，余量为 Fe ;
[0006] 锻造及热处理工序，包括将钢还第一次加热 锻造完成后直接热送装炉 随 炉第一次冷却--第一次保温--第二次加热--第二次保温--第二次冷却--第二 次保温一一第三次冷却一一第三次加热一一第四次保温一一空冷至室温。
[0007] 优选的，所述随炉第一次冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为3~4 小时。
[0008] 优选的，第二次加热到温度为950~990°C，第二次保温时间为6~8小时。
[0009] 优选的，第二次冷却到温度为620~660°C，第三次保温时间为10~12小时。
[0010] 优选的，第三次冷却至锻件表面温度为200~240 °C。
[0011] 优选的，第三次加热到温度为860~900°C，第四次保温时间为2~4小时。
[0012] 更加优选的，所述随炉第一次冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为 3~4小时；第二次加热到温度为950~990°C，第二次保温时间为6~8小时；第二次冷 却到温度为620~660°C，第三次保温时间为10~12小时；第三次冷却至锻件表面温度为 200~240°C。第三次加热到温度为860~900°C，第四次保温时间为2~4小时。
[0013] 进一步优选的，冶炼形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0.35% ;Si : I. 8% ；Mn ：1. 8% ；P: ^ 0. 02% ；S: ^ 0. 015% ；Cr ：1. 2% ；V:0. 25% ；Mo ：0. 32% ；Ti ：0. 05% ； B :0. 0030%，余量为Fe及不可避免的杂质；
[0014] 本发明的另一方面还提供了一种火车道岔，包括由以上的方法制造而得。
[0015] 与现有技术相比，本发明所提供技术的有益效果包括：显著改善了钢中的碳、锰成 分偏析，能够获得"铁素体+碳化物+珠光体"的平衡组织，防止组织遗传、粗晶和混晶现象， 使晶粒细小均匀，能够充分保证最终热处理后火车道岔的使用性能。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1原始晶粒状态。
[0017] 图2为按实施例1技术方案对锻件进行热处理后锻件心部的晶粒状态。
[0018] 图3为实施例2原始晶粒状态。
[0019] 图4为按实施例2技术方案对锻件进行热处理后锻件心部的晶粒状态。
[0020] 图5为实施例3原始晶粒状态。
[0021] 图6为按实施例3技术方案对锻件进行热处理后锻件心部的晶粒状态。
【具体实施方式】
[0022] 在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明，将使本发明一种火车道岔及 火车道岔用钢的制造方法变得更加清楚。
[0023] 由于35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢中的碳、锰含量较高，故其钢坯在凝固过程中 容易形成枝晶间偏聚，其中锰、碳是枝晶间偏聚最严重的元素。在锻造过程中成分偏聚区被 变形延伸成条带状分布，该条带状组织由锰、碳偏聚区域与低锰、低碳区域相间分布而成。 由于上述两区域碳、锰含量的不同，所以在锻造过程中，两区域的晶粒度的级别容易出现3 级以上的差距，形成主要由碳、锰成分偏析所致的带状混晶组织。
[0024] 此外，如果35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻造温度偏高、保温时间偏长、变形量 偏小，也会导致锻件出现粗晶与混晶现象。
[0025] 为解决上述问题，本发明首先将锻件直接热送装炉，炉冷至400°C~500°C、保温 3~4小时后得到"铁素体+碳化物+珠光体+贝氏体"的金相组织。由于在该金相组织中， 贝氏体的含量一般在25~35%之间，故可认为该金相组织为部分平衡组织，再重新加热到 奥氏体化温度之上后，组织遗传会得到部分消除。
[0026] 一般而言，当合金钢加热到950°C左右充分保温后，钢中的碳偏析将得到显著改 善、锰及其他合金元素的偏析将得到部分改善。因此，在本发明制定的再加热温度一一 950~990°C区间内充分保温后，钢中的碳、锰成分偏析及由碳、锰成分偏析所致的混晶现 象得到了显著改善。
[0027] 但由于再加热温度偏高、原始组织为部分平衡组织，所以，再加热保温后，其晶粒 仍较为粗大，混晶也未完全消除。为进一步消除混晶、细化晶粒，又将锻件炉冷至620~ 660°C、保温10~12小时后，得到"铁素体+碳化物+珠光体"的平衡组织，以防止组织遗 传和混晶现象；再经860~900°C的低温正火热处理后，35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢的晶 粒得到完全均匀及细化。
[0028] 下面结合具体实施例对本发明作详细的说明。
[0029] 实施例1、实施例2和实施例3锻件的化学成分，且除此之外的余量均为Fe，且还 可能包含不可避免的杂质（质量百分数，wt~％)见下表：
[0030]
[0031] 实施例1 :
[0032] 对于锻造完成后的35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻件直接热送装炉，炉冷至 400°C，保温4小时后；再对保温后的锻件进行加热，加热温度为950°C，保温8小时后炉冷； 炉冷至620°C，保温12小时后空冷至锻件表面温度220°C;空冷后的锻件重新加热至860°C， 保温4小时后空冷至室温。
[0033] 图1为实施例1原始晶粒状态，图2为按上述技术方案对锻件进行热处理后锻件 心部的晶粒状态，可以看出，采用本发明对锻件进行热处理后，晶粒明显均匀细化。
[0034] 实施例2 :
[0035] 对于锻造完成后的35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻件直接热送装炉，炉冷至 500°C，保温3小时后；再对保温后的锻件进行加热，加热温度为990°C，保温6小时后炉冷； 炉冷至660°C，保温10小时后空冷至锻件表面温度210°C;空冷后的锻件重新加热至900°C， 保温2小时后空冷至室温。
[0036] 图3为实施例2原始晶粒状态，图4为按上述技术方案对锻件进行热处理后锻件 心部的晶粒状态，可以看出，采用本发明对锻件进行热处理后，晶粒明显均匀细化。
[0037] 实施例3 :
[0038] 本发明对于锻造完成后的35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻件直接热送装炉，炉 冷至450°C，保温3. 5小时后；再对保温后的锻件进行加热，加热温度为970°C，保温7小时 后炉冷；炉冷至640°C，保温11小时后空冷至锻件表面温度240°C ;空冷后的锻件重新加热 至880 C，保温3小时后空冷至室温。
[0039] 图5为实施例3原始晶粒状态，图6为按上述技术方案对锻件进行热处理后锻件 心部的晶粒状态，可以看出，采用本发明对锻件进行热处理后，晶粒明显均匀细化。
[0040] 尽管上面已经结合实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在 不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改，均处于本发明 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种火车道岔用钢的制造方法，所述方法的具体步骤包括： 冶炼工序，形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0. 33~0.37%;Si:1. 6%~ 2. 0%;Mn:1. 5 ~2. 0% ;P:彡 0? 02% ;S:彡 0? 015%;Cr:1. 1 ~I. 3% ;V:0. 15 ~0? 35% ; Mo:0? 15 ~0? 45%Ji:0? 03 ~0? 08%;B:0? 0015 ~0? 004%，余量为Fe; 锻造及热处理工序包括：将钢还第一次加热 钢还锻造完成后直接热送装炉 随 炉第一次冷却--第一次保温--第二次加热--第二次保温--第二次冷却--第二 次保温一一第三次冷却一一第三次加热一一第四次保温一一空冷至室温。2. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：所述随炉第一次 冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为3~4小时。3. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的热处理方法，其特征在于：第二次加热到 温度为950~990°C，第二次保温时间为6~8小时。4. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：第二次冷却到温 度为620~660°C，第三次保温时间为10~12小时。5. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：第三次冷却至锻 件表面温度为200~240 °C。6. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：第三次加热到温 度为860~900°C，第四次保温时间为2~4小时。7. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：所述随炉第一次 冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为3~4小时；第二次加热到温度为950~ 990°C，第二次保温时间为6~8小时；第二次冷却到温度为620~660°C，第三次保温时间 为10~12小时；第三次冷却至锻件表面温度为200~240°C。第三次加热到温度为860~ 900°C，第四次保温时间为2~4小时。8. 如权利要求1至7任一所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：冶炼 形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0. 35%;Si:1. 8%;Mn:1. 8% ;P:彡0. 02% ; S:彡 0? 015%;Cr:1. 2% ;V:0. 25%;Mo:0? 32%;Ti:0? 05%;B:0? 0030%，余量为Fe及不 可避免的杂质。9. 一种火车道岔，包括由权利要求1至7任一所述的制造方法制造而得。
【专利摘要】本发明涉及的一种火车道岔及火车道岔用钢的制造方法，属于钢铁冶金领域。本发明方法具体步骤为：35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻造完成后直接热送装炉,炉冷至400℃～500℃后，保温3～4小时；对保温后的锻件进行加热，加热温度为950～990℃，保温6～8小时后炉冷；炉冷至620～660℃，保温10～～12小时后空冷至锻件表面温度200～240℃；空冷后的锻件重新加热至860～900℃，保温6～8小时后空冷至室温。采用本发明对火车道岔用钢锻件进行锻后热处理后，钢中的偏析程度得到明显改善，晶粒细小均匀，能够充分保证最终热处理后火车道岔的使用性能。
【IPC分类】C22C38/34, C21D8/00, C22C38/38
【公开号】CN104894484
【申请号】CN201510164370
【发明人】陈雨, 杨其光, 余霓, 张先华
【申请人】攀钢集团成都钢钒有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月8日
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及的一种火车道岔及火车道岔用钢的制造方 法。
【背景技术】
[0002] 火车道岔是铁路轨道结构的重要组成部件，是机车车辆的车轮从一股铁轨转到另 一股铁轨所需要的特殊设备。道岔铁轨在机车通过时将受到巨大的车轮冲击载荷，此时除 了受到的静载荷大大增加外，还将承受铁轨上最大的动载荷，工作条件极为苛刻。因此，为 保证火车道岔铁轨长期、稳定、安全地运行，火车道岔用钢必须具备优良的综合性能。
[0003] 35CrM〇SiMnVTiB火车道岔用钢锻造后不仅会出现粗晶组织与普通的混晶组织，而 且由于该道岔用钢中碳、锰含量较高，碳、锰成分偏析较严重，锻造后还往往出现主要由碳、 锰成分偏析所致的带状混晶组织。粗晶组织及混晶组织将严重降低火车道岔用钢最终热处 理后的使用性能。必须通过热处理予以改善。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。
[0005] 例如，本发明的一方面在于提供一种火车道岔用钢的制造方法，该方法的步骤包 括：冶炼工序，形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0. 33~0. 37% ;Si :1. 6%~ 2. 0% ;Mn :1· 5 ~2. 0% ;P:彡 0· 02% ;S:彡 0· 015% ;Cr :1. 1 ~I. 3% ;V:0. 15 ~0· 35% ; Mo :0· 15 ~0· 45% Ji :0· 03 ~0· 08% ;Β :0· 0015 ~0· 004%，余量为 Fe ;
[0006] 锻造及热处理工序，包括将钢还第一次加热 锻造完成后直接热送装炉 随 炉第一次冷却--第一次保温--第二次加热--第二次保温--第二次冷却--第二 次保温一一第三次冷却一一第三次加热一一第四次保温一一空冷至室温。
[0007] 优选的，所述随炉第一次冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为3~4 小时。
[0008] 优选的，第二次加热到温度为950~990°C，第二次保温时间为6~8小时。
[0009] 优选的，第二次冷却到温度为620~660°C，第三次保温时间为10~12小时。
[0010] 优选的，第三次冷却至锻件表面温度为200~240 °C。
[0011] 优选的，第三次加热到温度为860~900°C，第四次保温时间为2~4小时。
[0012] 更加优选的，所述随炉第一次冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为 3~4小时；第二次加热到温度为950~990°C，第二次保温时间为6~8小时；第二次冷 却到温度为620~660°C，第三次保温时间为10~12小时；第三次冷却至锻件表面温度为 200~240°C。第三次加热到温度为860~900°C，第四次保温时间为2~4小时。
[0013] 进一步优选的，冶炼形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0.35% ;Si : I. 8% ；Mn ：1. 8% ；P: ^ 0. 02% ；S: ^ 0. 015% ；Cr ：1. 2% ；V:0. 25% ；Mo ：0. 32% ；Ti ：0. 05% ； B :0. 0030%，余量为Fe及不可避免的杂质；
[0014] 本发明的另一方面还提供了一种火车道岔，包括由以上的方法制造而得。
[0015] 与现有技术相比，本发明所提供技术的有益效果包括：显著改善了钢中的碳、锰成 分偏析，能够获得"铁素体+碳化物+珠光体"的平衡组织，防止组织遗传、粗晶和混晶现象， 使晶粒细小均匀，能够充分保证最终热处理后火车道岔的使用性能。
【附图说明】
[0016] 图1为实施例1原始晶粒状态。
[0017] 图2为按实施例1技术方案对锻件进行热处理后锻件心部的晶粒状态。
[0018] 图3为实施例2原始晶粒状态。
[0019] 图4为按实施例2技术方案对锻件进行热处理后锻件心部的晶粒状态。
[0020] 图5为实施例3原始晶粒状态。
[0021] 图6为按实施例3技术方案对锻件进行热处理后锻件心部的晶粒状态。
【具体实施方式】
[0022] 在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明，将使本发明一种火车道岔及 火车道岔用钢的制造方法变得更加清楚。
[0023] 由于35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢中的碳、锰含量较高，故其钢坯在凝固过程中 容易形成枝晶间偏聚，其中锰、碳是枝晶间偏聚最严重的元素。在锻造过程中成分偏聚区被 变形延伸成条带状分布，该条带状组织由锰、碳偏聚区域与低锰、低碳区域相间分布而成。 由于上述两区域碳、锰含量的不同，所以在锻造过程中，两区域的晶粒度的级别容易出现3 级以上的差距，形成主要由碳、锰成分偏析所致的带状混晶组织。
[0024] 此外，如果35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻造温度偏高、保温时间偏长、变形量 偏小，也会导致锻件出现粗晶与混晶现象。
[0025] 为解决上述问题，本发明首先将锻件直接热送装炉，炉冷至400°C~500°C、保温 3~4小时后得到"铁素体+碳化物+珠光体+贝氏体"的金相组织。由于在该金相组织中， 贝氏体的含量一般在25~35%之间，故可认为该金相组织为部分平衡组织，再重新加热到 奥氏体化温度之上后，组织遗传会得到部分消除。
[0026] 一般而言，当合金钢加热到950°C左右充分保温后，钢中的碳偏析将得到显著改 善、锰及其他合金元素的偏析将得到部分改善。因此，在本发明制定的再加热温度一一 950~990°C区间内充分保温后，钢中的碳、锰成分偏析及由碳、锰成分偏析所致的混晶现 象得到了显著改善。
[0027] 但由于再加热温度偏高、原始组织为部分平衡组织，所以，再加热保温后，其晶粒 仍较为粗大，混晶也未完全消除。为进一步消除混晶、细化晶粒，又将锻件炉冷至620~ 660°C、保温10~12小时后，得到"铁素体+碳化物+珠光体"的平衡组织，以防止组织遗 传和混晶现象；再经860~900°C的低温正火热处理后，35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢的晶 粒得到完全均匀及细化。
[0028] 下面结合具体实施例对本发明作详细的说明。
[0029] 实施例1、实施例2和实施例3锻件的化学成分，且除此之外的余量均为Fe，且还 可能包含不可避免的杂质（质量百分数，wt~％)见下表：
[0030]
[0031] 实施例1 :
[0032] 对于锻造完成后的35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻件直接热送装炉，炉冷至 400°C，保温4小时后；再对保温后的锻件进行加热，加热温度为950°C，保温8小时后炉冷； 炉冷至620°C，保温12小时后空冷至锻件表面温度220°C;空冷后的锻件重新加热至860°C， 保温4小时后空冷至室温。
[0033] 图1为实施例1原始晶粒状态，图2为按上述技术方案对锻件进行热处理后锻件 心部的晶粒状态，可以看出，采用本发明对锻件进行热处理后，晶粒明显均匀细化。
[0034] 实施例2 :
[0035] 对于锻造完成后的35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻件直接热送装炉，炉冷至 500°C，保温3小时后；再对保温后的锻件进行加热，加热温度为990°C，保温6小时后炉冷； 炉冷至660°C，保温10小时后空冷至锻件表面温度210°C;空冷后的锻件重新加热至900°C， 保温2小时后空冷至室温。
[0036] 图3为实施例2原始晶粒状态，图4为按上述技术方案对锻件进行热处理后锻件 心部的晶粒状态，可以看出，采用本发明对锻件进行热处理后，晶粒明显均匀细化。
[0037] 实施例3 :
[0038] 本发明对于锻造完成后的35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻件直接热送装炉，炉 冷至450°C，保温3. 5小时后；再对保温后的锻件进行加热，加热温度为970°C，保温7小时 后炉冷；炉冷至640°C，保温11小时后空冷至锻件表面温度240°C ;空冷后的锻件重新加热 至880 C，保温3小时后空冷至室温。
[0039] 图5为实施例3原始晶粒状态，图6为按上述技术方案对锻件进行热处理后锻件 心部的晶粒状态，可以看出，采用本发明对锻件进行热处理后，晶粒明显均匀细化。
[0040] 尽管上面已经结合实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在 不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改，均处于本发明 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种火车道岔用钢的制造方法，所述方法的具体步骤包括： 冶炼工序，形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0. 33~0.37%;Si:1. 6%~ 2. 0%;Mn:1. 5 ~2. 0% ;P:彡 0? 02% ;S:彡 0? 015%;Cr:1. 1 ~I. 3% ;V:0. 15 ~0? 35% ; Mo:0? 15 ~0? 45%Ji:0? 03 ~0? 08%;B:0? 0015 ~0? 004%，余量为Fe; 锻造及热处理工序包括：将钢还第一次加热 钢还锻造完成后直接热送装炉 随 炉第一次冷却--第一次保温--第二次加热--第二次保温--第二次冷却--第二 次保温一一第三次冷却一一第三次加热一一第四次保温一一空冷至室温。2. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：所述随炉第一次 冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为3~4小时。3. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的热处理方法，其特征在于：第二次加热到 温度为950~990°C，第二次保温时间为6~8小时。4. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：第二次冷却到温 度为620~660°C，第三次保温时间为10~12小时。5. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：第三次冷却至锻 件表面温度为200~240 °C。6. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：第三次加热到温 度为860~900°C，第四次保温时间为2~4小时。7. 如权利要求1所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：所述随炉第一次 冷却到温度为400°C~500°C，第一次保温时间为3~4小时；第二次加热到温度为950~ 990°C，第二次保温时间为6~8小时；第二次冷却到温度为620~660°C，第三次保温时间 为10~12小时；第三次冷却至锻件表面温度为200~240°C。第三次加热到温度为860~ 900°C，第四次保温时间为2~4小时。8. 如权利要求1至7任一所述的一种火车道岔用钢的制造方法，其特征在于：冶炼 形成钢坯的化学成分按重量百分比计包括C:0. 35%;Si:1. 8%;Mn:1. 8% ;P:彡0. 02% ; S:彡 0? 015%;Cr:1. 2% ;V:0. 25%;Mo:0? 32%;Ti:0? 05%;B:0? 0030%，余量为Fe及不 可避免的杂质。9. 一种火车道岔，包括由权利要求1至7任一所述的制造方法制造而得。
【专利摘要】本发明涉及的一种火车道岔及火车道岔用钢的制造方法，属于钢铁冶金领域。本发明方法具体步骤为：35CrMoSiMnVTiB火车道岔用钢锻造完成后直接热送装炉,炉冷至400℃～500℃后，保温3～4小时；对保温后的锻件进行加热，加热温度为950～990℃，保温6～8小时后炉冷；炉冷至620～660℃，保温10～～12小时后空冷至锻件表面温度200～240℃；空冷后的锻件重新加热至860～900℃，保温6～8小时后空冷至室温。采用本发明对火车道岔用钢锻件进行锻后热处理后，钢中的偏析程度得到明显改善，晶粒细小均匀，能够充分保证最终热处理后火车道岔的使用性能。
【IPC分类】C22C38/34, C21D8/00, C22C38/38
【公开号】CN104894484
【申请号】CN201510164370
【发明人】陈雨, 杨其光, 余霓, 张先华
【申请人】攀钢集团成都钢钒有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月8日
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