一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计

技术领域

本发明涉及铁路用钢技术领域，具体为一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计。

背景技术

扁钢，是指宽12-300mm、厚4-60mm、截面为长方形并稍带钝边的钢材。扁钢的材质主要有碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢。扁钢可以是成品钢材，也可以做焊管的坯料和叠轧薄板用的薄板坯。扁钢可以作为成材可用于制箍铁、工具及机械零件，建筑上用作房架结构件、扶梯等。

现有的铁路承重用扁钢在使用的过程中存在着一些不足，比如安全性较低，机械性能差，抗拉性能差，使用寿命短，为此我们提出一种新型的铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢解决上述问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于现有铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计，能够实现在使用的过程中，具有更好的机械性能，结构强度高，抗拉性能强，使用寿命长，安全性更高。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计，其包括碳、硅、锰、钒、铝、铬、铜、磷、硫、钼和Ni按照配方具体搭配比例，用作于铁路称重用扁钢，具有更好的机械性能和抗拉性能，使用寿命长，同时具有更强的抗冲击性能，安全性更高；

其中，

碳照重量份计由以下成分例制成：0.23～0.27％；

硅照重量份计由以下成分例制成：1.00～1.20％；

锰照重量份计由以下成分例制成：1.60～1.80％；

钒照重量份计由以下成分例制成：0.08～0.12％；

铝照重量份计由以下成分例制成：003～0.009％；

铬照重量份计由以下成分例制成：0.13～0.16％；

铜照重量份计由以下成分例制成：≤0.10％；

磷照重量份计由以下成分例制成：≤0.015％；

硫照重量份计由以下成分例制成：≤0.003％；

钼照重量份计由以下成分例制成：0.33-0.37％；

Ni照重量份计由以下成分例制成：≤0.10％。

作为本发明所述的一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计的一种优选方案，其中：所述铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的力学性能为：Rm≥1200MPa，Rel≥950MPa，A≥8％，冲击功AKV(-20℃)≥15J。

作为本发明所述的一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计的一种优选方案，其中：包括如下步骤：

步骤1：为了获得较好的综合力学性能，对铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢热处理制度制订为“正火+淬火+回火”工艺路线，其中正火的主要目的是细化晶粒，淬火的目的是使YZ25SiMnMoV扁钢获得马氏体组织，回火是为了低淬火钢的脆性，消除内部应力，获得组织所需要的最终性能和稳定性；

步骤2：热处理工艺设计：热处理工艺正火热处理温度选取在925℃、935℃和945℃，保温2h，随炉冷却至室温。淬火温度分别设为在895℃、915℃和935℃，试样保温2h后油淬至室温。回火温度选择为390℃、410℃和430℃，保温4.5h后空冷至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有更好的机械性能和抗拉性能，使用寿命长，同时具有更强的抗冲击性能，安全性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明YZ25SiMnMoV扁钢的正火组织(a)、(b)925℃；(c)935℃；(d)945℃；

图2为本发明抗拉强度随正火温度变化；

图3为本发明-20℃冲击功随正火温度变化曲线图；

图4为本发明不同淬火条件下的光学显微镜微观组织；

图5为本发明抗拉强度随淬火温度的变化曲线图；

图6为本发明冲击功随淬火温度的变化曲线图；

图7为本发明抗拉强度随回火温度的变化曲线图(a)横向样；(b)纵向样；

图8为本发明抗拉强度随回火温度的变化曲线图(a)横向样；(b)纵向样；

图9为本发明抗拉强度随回火温度的变化曲线图(a)横向样；(b)纵向样。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施方式时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

一种铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的热处理设计，其包括以下组分：碳0.23～0.27％，硅1.00～1.20％，锰1.60～1.80％，钒0.08～0.12％，铝.003～0.009％，铬0.0.13～0.16％，铜≤0.10％，磷≤0.015％，硫≤0.003％，钼0.33-0.37％，Ni≤0.10％。

其中：所述铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢的力学性能为：Rm≥1200MPa，Rel≥950MPa，A≥8％，冲击功AKV(-20℃)≥15J。

其中：包括如下步骤：

步骤1：为了获得较好的综合力学性能，对铁路承重用YZ25SiMnMoV扁钢热处理制度制订为“正火+淬火+回火”工艺路线，其中正火的主要目的是细化晶粒，淬火的目的是使YZ25SiMnMoV扁钢获得马氏体组织，回火是为了低淬火钢的脆性，消除内部应力，获得组织所需要的最终性能和稳定性；

步骤2：热处理工艺设计：热处理工艺正火热处理温度选取在925℃、935℃和945℃，保温2h，随炉冷却至室温。淬火温度分别设为在895℃、915℃和935℃，试样保温2h后油淬至室温。回火温度选择为390℃、410℃和430℃，保温4.5h后空冷至室温。

实验结果

1、正火工艺对材料组织和性能的影响

1.1采用步骤二的热处理试验方案进行正火，YZ25SiMnMoV扁钢分别在925℃、935℃和945℃温度下正火后，材料的微观组织见图1所示。图1(a)、(b)为在925℃正火组织，而(c)、(d)为在935℃和945℃的正火组织。可见在925℃正火后的组织为贝氏体为主，并少量珠光体。随着正火温度的升高，贝氏体逐渐粗化，珠光体组织增多，且出现了块状铁素体。

1.2对三个正火温度下的YZ25SiMnMoV扁钢抗拉强度随正火温度的升高，先提升，后减小，当正火温度为935℃时，抗拉强度最高，最高值为1658MPa。

1.3对比不同正火温度下冲击韧性结果表明，正火温度对冲击韧性影响较小。

2、淬火工艺对材料组织和性能的影响

2.1采用步骤二的热处理试验方案进行淬火，YZ25SiMnMoV扁钢分别在895℃、915℃、935℃淬火。结果表明，在同一正火温度下，不同淬火温度的淬火加回火组织多数为贝氏体组织，并且残余奥氏体组织较少，伴随着淬火温度慢慢的升高，贝氏体组织和残余奥氏体都发生了明显的变化，贝氏体的形态细小，残余奥氏体数量减少，组织状态最好的阶段在淬火915℃。

2.2YZ25SiMnMoV扁钢分别在895℃、915℃、935℃淬火，淬火895℃工艺条件下，抗拉强度最高，横向样达到1475.0MPa，纵向样为1395.4MPa，在淬火915℃时，横向样为1355.1MPa，纵向样为1300.7MPa，淬火935℃时，横向样为1373.8MPa，纵向样为1326.3MPa。相同条件下横向样与纵向样比较，横向样数值都高于纵向样，横向样抗拉性能较好。

2.3YZ25SiMnMoV扁钢冲击功分别在895℃、915℃、935℃淬火时，淬火935℃工艺条件下，横向样冲击功(KV 2/J)最高为19.2，纵向样冲击功数值为16.2，当在淬火温度为895℃时，横向样冲击功数值为17.3，纵向样冲击功数值为15.0，当在淬火温度为915℃时，横向样冲击功数值为18.2，纵向样冲击功数值为16.0。相同工艺条件下横向样冲击功性能优于纵向样冲击功性能。

3、淬火工艺对材料组织和性能的影响

1.1YZ25SiMnMoV扁钢抗拉强度在正火935℃+淬火895℃工艺下，抗拉强度先增加，然后减小，当回火温度到达410℃时，横向样抗拉强度最高为1475.01MPa，纵向样抗拉强度为1395.44MPa，当回火温度在390℃时，横向样抗拉强度为1405.17MPa，纵向样抗拉强度为1357.82MPa，当回火温度在430℃时，横向样抗拉强度最高为1369.75MPa，纵向样抗拉强度为1338.61MPa。

1.2YZ25SiMnMoV扁钢抗拉强度在正火935℃+淬火915℃工艺下，横向样和纵向样的抗拉强度随回火温度的变化是相反的，当回火温度升高时，横向样的变化为先升高后降低，纵向样的变化为先降低后升高。

1.3YZ25SiMnMoV扁钢抗拉强度在正火935℃+淬火935℃工艺下，抗拉强度随回火温度升高越来越低。

热处理实验结果表明YZ25SiMnMoV扁钢设计的最佳的热处理制度为：正火工艺选择在935℃温度下保温2h，空冷至室温；淬火工艺为在915℃保温2h，油淬至室温；回火工艺为在410℃时保温4.5h后，空冷至室温。

虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。