一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法

技术领域

本发明涉及钢轨焊接技术领域，尤其涉及一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法。

背景技术

为满足重载铁路大轴重、高密度运输模式发展的需要，现有的钢轨硬度需要达到420HB以上。现有全珠光体类钢轨唯有采用合金化+控轧+控冷等特殊生产工艺，踏面硬度最高仅能达到410HB左右。因此，国内外重载线路重点关注于过共析钢轨。

随着无缝线路技术在客运、货运以及高速、重载等铁路建设在世界范围内的快速发展，钢轨接头的质量越来越引起相关部门的重视。钢轨焊接接头属于整个线路的薄弱环节，其质量的好坏直接影响铁路的安全性，而钢轨接头的显微组织则直接决定了接头的使用性能。

现有技术对过共析钢轨在热处理后，焊接接头仍然存在马氏体组织，马氏体组织的存在严重的影响了焊接质量，为了解决该技术问题现提出一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下的技术方案：

第一方面，在本发明提供的一个实施例中，提供了消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法，该方法包括以下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高20～30℃；且在加热峰值温度保温10～15s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

作为本发明的进一步方案，S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高25～28℃；且在加热峰值温度保温12～13s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

作为本发明的进一步方案，所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度440℃～470℃后停止喷风冷却。

作为本发明的进一步方案，所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度452℃～460℃后停止喷风冷却。

作为本发明的进一步方案，所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度455℃后停止喷风冷却。

作为本发明的进一步方案，所述风冷的喷风压力0.25MPa～0.30MPa，喷风距离30～45mm。

作为本发明的进一步方案，所述风冷的喷风压力0.27MPa～0.28MPa，喷风距离35～40mm。

作为本发明的进一步方案，所述风冷的喷风时间90s～110s。

作为本发明的进一步方案，所述风冷的喷风时间95s～105s。

作为本发明的进一步方案，所述风冷的喷风时间100s。

本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：

本发明提供的消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法，该方法包括以下步骤：S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高20～30℃；且在加热峰值温度保温10～15s；S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。本发明加热峰值温度并在峰值温度保温10～15s再对轨顶面及轨头两侧进行喷风冷却，能消除过共析钢轨接头马氏体组织，同时保证接头硬度、晶粒度、强度及韧性满足标准要求，节省大量的人力、物力，节省宝贵的施工时间。

本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明实施例的闪光焊接头金相检验取样位置图。

图2为焊后冷却速度太快焊缝处存在的马氏体组织一。

图3为焊后冷却速度太快焊缝处存在的马氏体组织二。

图4为实施例1接头正火后焊缝及热影响区组织。

图5为对比例1焊接热影响区“遗传”下来的马氏体组织。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

过共析钢轨抗拉强度≥1380MPa，踏面硬度≥420HB。母材化学成分含C：0.90～1.10％，Si：0.30～0.80％，Mn：0.40～1.20％，Cr：0.2～0.60％，V：0.01～0.12％，P≤0.020％，S≤0.025％。其余为Fe和不可避免的杂质。过共析钢轨含碳量较高，并含有一定的合金元素，由于偏析，各微观区域的化学成分不同，导致Ms点不同，造成马氏体转变出现不同时性，即使钢轨焊后冷却过程中的终冷温度高于钢轨钢Ms(马氏体转变开始温度)温度，但因局部偏析的存在使CCT曲线右移，闪光焊接头也可能产生马氏体组织。为了解决该技术问题，本发明现提供一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法，该消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的方法，包括如下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高20～30℃；且在加热峰值温度保温10～15s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度440℃～470℃后停止喷风冷却。

所述风冷的喷风压力0.25MPa～0.30MPa，喷风距离30～45mm。

所述风冷的喷风时间90s～110s。

本发明加热峰值温度并在峰值温度保温10～15s再对轨顶面及轨头两侧进行喷风冷却，能消除过共析钢轨接头马氏体组织，同时保证接头硬度、晶粒度、强度及韧性满足标准要求，节省大量的人力、物力，节省宝贵的施工时间。

实施例1

一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的，包括如下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高20℃；且在加热峰值温度保温15s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度470℃后停止喷风冷却。

所述风冷的喷风压力0.30MPa，喷风距离30mm。

所述风冷的喷风时间90s。

实施例2

一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的，包括如下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高30℃；且在加热峰值温度保温10s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度452℃后停止喷风冷却。

所述风冷的喷风压力0.25MPaa，喷风距离45mm。

所述风冷的喷风时间110s。

实施例3

一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的，包括如下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高25℃；且在加热峰值温度保温12s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度460℃后停止喷风冷却。

所述风冷的喷风压力0.25MPa，喷风距离40mm。

所述风冷的喷风时间100s。

实施例4

一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的，包括如下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高25℃；且在加热峰值温度保温13s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度450℃后停止喷风冷却。

所述风冷的喷风压力0.28MPa，喷风距离40mm。

所述风冷的喷风时间105s。

实施例5

一种消除过共析钢轨闪光焊接头马氏体组织的，包括如下步骤：

S10、对已产生马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头，采用中频感应加热进行正火，其中，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高28℃；且在加热峰值温度保温12s；

S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温。

所述S20、对钢轨顶面及钢轨头两侧进行风冷，使得钢轨顶面能冷却到设定温度后停止风冷，空冷到室温，包括：

使得钢轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度455℃后停止喷风冷却。

所述风冷的喷风压力0.27MPa，喷风距离35mm。

所述风冷的喷风时间95s。

对比例1

对已存在马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头接头，采用中频感应正常正火加热温度加热正火，加热到正火温度不保温，立即对轨顶面及轨头两侧进行喷风冷却，喷风压力0.30MPa，喷风距离40mm，喷风时间100s，喷风终冷温度450℃后停止喷风冷却，空冷到室温。

对比例2

对已存在马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头接头，采用中频感应正常正火加热温度加热正火，加热到正火峰值温度保温10s，再对轨顶面及轨头两侧进行喷风冷却，喷风压力0.25MPa，喷风距离30mm，喷风时间105s，喷风终冷温度460℃后停止喷风冷却，空冷到室温。

对比例3

对已存在马氏体组织的过共析钢轨闪光焊接头接头，采用中频感应加热，正火时接头加热峰值温度比正常加热温度高10℃，并在加热峰值温度保温5s再对轨顶面及轨头两侧进行喷风冷却，喷风压力0.30MPa，喷风距离30mm，喷风时间90s，使轨顶面下0mm～15mm以内的区域快速降温至终冷温度470℃后停止喷风冷却，空冷到室温。

接头组织检验按照TB/T1632.2-2014标准分别对实施例1-4、对比例1-3取轨头、轨脚和轨底三角区金相样，检验接头组织及晶粒度。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。