一种复合耐磨护轨的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合耐磨护轨的制备方法，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于护轨铸型的护轨工作部分型腔内，合金粉芯棒材捆占护轨总体积的２０％～６０％，然后把熔化的基体金属液浇入护轨的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合护轨。既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉、制备简单的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于铁路道岔的护轨的制备，特别是一种复合耐磨护轨的制 备方法，该方法制备的耐磨护轨，其中含有柱状硬质点，实现了耐磨性与强 韧性的有机统一，使护轨的整体机械性能显著提高。
技术介绍
护轨是铁路道岔处必不可少的重要零件之一，其作用是保证列车经过道 岔时安全平稳通过。在某些场合(例如桥梁、隧道等)，护轨是保障列车运 行安全的关键零部件之一。目前的道岔主要由普通短钢轨制成，硬度较低， 耐磨性差，在高速行驶的列车车轮的冲击和摩擦下，护轨工作面磨损严重， 从而导致护轨使用寿命较低，这无疑增加了现场养护维修工作量和维护成 本，并且严重影响列车行车安全。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种复 合耐磨护轨的制备方法，该方法制备的复合耐磨护轨由高硬度柱状硬质点和 高韧性基体金属两部分复合而成，既具有基体金属的高强度和高韧性，又具 有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高冲击力和强烈磨损，具有使 用寿命长、制备工艺简单的特点。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案 ，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材 扎制成捆，布置于护轨铸型的护轨工作部分型腔内，合金粉芯棒材捆占护轨 总体积的20% 60%，然后把熔化的基体金属液浇入护轨的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组 织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成 以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点 的复合护轨。采用本专利技术的方法制备的复合耐磨护轨具有以下优点-1、 由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生 冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，縮短了 结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶 粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在 基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结 合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与韧性有机统 一，整体机械性能显著提高。2、 合金粉末可根据护轨的使用要求进行配比，成分可调，适应范围广。3、 由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣、气孔等 缺陷，内部组织优良。4、 本专利技术的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于 大规模生产。5、 柱状硬质点为整体原位反应生成，避免堆焊复合等工艺过程中的常 常出现的开裂现象。6、 根据护轨的使用工况，可以调节柱状硬质点在基体中的比例，柱状 硬质点(4)的直径大小和分布间距，并保证分布均匀；7、 根据护轨的结构形式，可实现区域复合、表面复合或整体复合。附图说明图l是复合耐磨护轨制备工艺示意图；图2是复合耐磨护轨结构剖视图。下面结合附图和专利技术人给出的实施例对本专利技术作进一步详细说明。具体实施例方式参见附图，按照本专利技术的技术方案，制备一定直径和合金粉末配比的 合金粉芯棒材l，以一定尺寸和一定比例的合金芯棒材扎制成捆，布置于护 轨铸型的护轨工作部分型腔内。合金粉芯棒材捆占护轨总体积的20% 60%， 然后把熔化的基体金属液浇入护轨的铸型型腔内，在基体金属的热作用下， 合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属 液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成 棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属 为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合护轨。上述合金粉芯棒材l直径为①lmm~010mm，其外皮为低碳钢管壁厚为 O.l-lmm，芯部为粒度为50 200目的合金粉末。上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添 加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。上述合金粉末也可以由碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮 化钛粉末中的一种或几种构成。上述基体金属3是高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等公 知的铸钢或铸铁中的一种。以下是专利技术人给出的实施例，本专利技术并不限于以下实施例。 实施例l:制备高铬合金为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨护轨1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入 的合金粉末为高碳铬铁粉，粒度100 150目，裁剪成与护轨工作部分宽度 相同的长度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作护轨铸型2;3、 将合金粉芯棒材捆1扎制成捆，按照占耐磨护轨工作部分体积的50% 的比例，布置于耐磨护轨铸型2的护轨工作部分型腔中；4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入耐磨护轨铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成高 铬合金为棒状硬质相4、 A3钢为基体金属3的复合耐磨护轨。当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁 粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。实施例2:制备碳化钩为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨护轨1、 选用5mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入 的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度150目，裁剪成与护轨工作部分宽度相同 的长度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作护轨铸型2;3、 将合金粉芯棒材l，按照占耐磨护轨工作部分体积的40%的比例， 预置在耐磨护轨铸型2的护轨工作部分型腔内；4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入耐磨护轨铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相4、 A3钢组织为基体组织3的复合耐磨护轨。 实施例3:制备碳化鸨为硬质相、高锰钢为基体的棒状复合耐磨护轨1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材1扎制成捆，合金粉芯棒材1内装入 的合金粉末为碳化钨合金粉，粒度50~80目，裁剪成与护轨工作部分宽度相 同的长度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作护轨铸型2;3、 将合金粉芯棒材1，按照占耐磨护轨工作部分体积的60%的比例，预置在耐磨护轨铸型2的护轨工作部分型腔内；4、 选用高锰钢Mnl3作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650 'C出炉，将钢液浇入耐磨护轨铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相4、高锰钢组织为基体组织3的复合耐磨护轨。上述实施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳 化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。上述实施例中，按照不同的需求，基体金属3还可以选择灰口铸铁或球墨铸铁，均能够制成合格的复合耐磨护轨。权利要求1、，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于护轨铸型的护轨工作部分型腔内，合金粉芯棒材捆占护轨总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入护轨的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合耐磨护轨的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于护轨铸型的护轨工作部分型腔内，合金粉芯棒材捆占护轨总体积的２０％～６０％，然后把熔化的基体金属液浇入护轨的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合护轨。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许云华，刘文刚，岑启宏，牛立斌，付永红，武宏，王永平，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]