一种俄标高强耐低温钢轨材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种俄标高强耐低温钢轨材料，其质量百分的化学成分：C0.71～0.82％；Si0.25～0.60％；Mn0.75～1.25％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cr≤0.020％；V0.05～0.15％；N0.01～0.02％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。还公布了其制备方法。本发明专利技术的目的是提供一种俄标高强耐低温钢轨材料及其制备方法，能够制备具有良好强度和韧性配比及优异的耐磨耐低温俄标钢轨，使其性能满足俄标技术要求。俄标技术要求。

【技术实现步骤摘要】
一种俄标高强耐低温钢轨材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及冶金材料领域，尤其涉及一种俄标高强耐低温钢轨材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]从钢轨标准来看，各国对钢轨钢的低温性能没有具体规定，只有俄罗斯ГОСТР51685
‑
2013标准中对硬度350HB这一级别的钢轨有低温技术要求，检测方法为钢轨低温回火后进行冲击性能测试。目前国内外有关研究钢轨低温性能的已公开发表的相关文献较少，重点关注于高抗拉强度、高踏面硬度钢轨的研发和线路铺设应用。国内低温环境下如青藏铁路铺设的U71Mn钢轨，常温下，U71Mn钢轨硬度平均值为275HB，抗拉强度值为930MPa，低温﹣40℃轨头U型冲击值为7J。相比较俄标耐低温钢轨，国内钢轨标准对有害气体N进行严苛控制，要求N≤90ppm，俄标中耐低温钢轨N含量要求高于国内钢轨标准要求，强度和硬度也比U71Mn高，且低温
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60℃冲击韧性要求达到15J/cm2以上。据统计，国际市场每年稳步增长，市场需求量不断增长。所以，储备开发出具有高强耐磨高冲击韧性俄标钢轨具有非常重要的生产和经济意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种俄标高强耐低温钢轨材料及其制备方法，能够制备具有良好强度和韧性配比及优异的耐磨耐低温俄标钢轨，使其性能满足俄标技术要求。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种俄标高强耐低温钢轨材料，其质量百分的化学成分：C 0.71～0.82％；Si 0.25～0.60％；Mn 0.75～1.25％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cr≤0.020％；V 0.05～0.15％；N 0.01～0.02％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
[0006]进一步的，其质量百分的化学成分：C 0.73％；Si 0.55％；Mn 1.05％；P 0.013％；S 0.007％；Cr 0.12％；V 0.08％；N 0.0136％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
[0007]进一步的，其质量百分的化学成分：C 0.76％；Si 0.58％；Mn 1.12％；P 0.011％；S 0.003％；Cr 0.13％；V 0.06％；N 0.0122％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
[0008]进一步的，其质量百分的化学成分：C 0.74％；Si 0.55％；Mn 1.08％；P 0.019％；S 0.003％；Cr 0.11％；V 0.06％；N 0.0132％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。
[0009]一种俄标高强耐低温钢轨材料的制备方法，包括：
[0010]炼钢生产工艺：U71Mn炉料
→
25真空感应炉熔炼
→
添加合金
→
圆柱锭脱模冷却；冶炼采用无铝脱氧合金化，全过程正常吹氩；真空度≤0.10KPa，冶炼熔化时间≥45min；
[0011]轧制工艺：铸锭加热
→
两辊轧制
→
轧制成20mm厚度板材
→
锯切成热处理试样尺
寸；其电磁感应加热温度至980℃，保温时间不小于2小时35分钟；出炉温度为不低于1150℃，开轧温度≥1100℃，终轧温度910～940℃；
[0012]在线余热淬火冷却介质为纯风介质；热处理温度根据钢中的相变温度参数及工业设备实际能力结合确定；试样开始余热热处理温度为740℃～820℃，在线热处理140～160s后出热处理生产线，在线第一阶段对钢轨轨头顶面、两侧、及轨距角下颚、轨底处冷却。实际冷却段冷却速度2℃/s～4℃/s，冷却时长60s～80s；第二阶段弱冷，对钢轨顶面、轨头两侧、轨距角下颚、轨底冷却，冷速≤1.5℃/s，冷却后出口轨头温度为450℃～550℃，后自然空冷至室温。
[0013]进一步的，钢轨最终组织为少量的铁素体+珠光体组织。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0015]本专利技术利用在线余热热处理工艺提高钢轨强度、硬度，同时合理设计成分和钢轨中加入最优的Cr、VN合金元素，在轧制工艺下能提高钢轨的抗拉强度、伸长率、踏面硬度、低温冲击韧性等性能。用其生产的热处理钢轨，具有很好的抗拉强度、踏面硬度和冲击功。本专利技术的耐低温耐磨耐蚀热处理钢轨具有独特的生产工艺，生产效率高、节能环保，经济效益好，适合于大规模生产，具有良好的推广价值。
具体实施方式
[0016]一种俄标高强耐低温钢轨材料的制备方法，包括U71Mn炉料
→
25真空感应炉熔炼
→
添加合金
→
圆柱锭脱模冷却。冶炼采用无铝脱氧合金化，全过程正常吹氩；真空度≤0.10KPa，冶炼熔化时间≥45min。
[0017]各实例化学成分如表1所示。
[0018]表1各实例成分(质量百分数/％)
[0019][0020]轧制工艺为：铸锭加热
→
两辊轧制
→
轧制成20mm厚度板材
→
锯切成热处理试样尺寸。其电磁感应加热温度至980℃，保温时间不小于2小时35分钟。出炉温度为不低于1150℃，开轧温度≥1100℃，终轧温度910～940℃。
[0021]在试样开始余热热处理温度为740℃～820℃，在线热处理140～160s后出热处理生产线，在线第一阶段对钢轨轨头顶面、两侧、及轨距角下颚、轨底处冷却。实际冷却段冷却速度2℃/s～4℃/s，冷却时长60s～80s。保证钢轨最终组织为少量的铁素体+珠光体组织。第二阶段弱冷，对钢轨顶面、轨头两侧、轨距角下颚、轨底冷却，冷速≤1.5℃/s，冷却后出口轨头温度为450℃～550℃，后自然空冷至室温。
[0022]轧制后钢材试样性能：其中拉伸试样规格为，直径d0＝10mm，标距Lo＝5do。踏面硬度在钢轨上随机取样，试样长度250mm，轨头顶面磨去0.5mm，测试点5个，进行布氏硬度测试，计算平均值，试验温度为20℃土5℃，以上试样取样方法和位置及尺寸按照TB/T2344
‑
2012标准。冲击取样按照俄标进行回火，在200℃下保温6小时。按照GB/T229
‑
2007取样，方向为纵向，尺寸为10mm
×
10mm
×
50mm，为A
KU2
型缺口；实验结果如表2所示。
[0023]表2各实例力学性能
[0024][0025]以上所述的实施例仅是对本专利技术的优选方式进行描述，并非对本专利技术的范围进行限定，在不脱离本专利技术设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本专利技术的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本专利技术权利要求书确定的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种俄标高强耐低温钢轨材料，其特征在于，其质量百分的化学成分：C0.71～0.82％；Si 0.25～0.60％；Mn 0.75～1.25％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cr≤0.020％；V 0.05～0.15％；N 0.01～0.02％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。2.根据权利要求1所述的俄标高强耐低温钢轨材料，其特征在于，其质量百分的化学成分：C 0.73％；Si 0.55％；Mn 1.05％；P 0.013％；S 0.007％；Cr 0.12％；V 0.08％；N 0.0136％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。3.根据权利要求1所述的俄标高强耐低温钢轨材料，其特征在于，其质量百分的化学成分：C 0.76％；Si 0.58％；Mn 1.12％；P 0.011％；S 0.003％；Cr 0.13％；V 0.06％；N 0.0122％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。4.根据权利要求1所述的俄标高强耐低温钢轨材料，其特征在于，其质量百分的化学成分：C 0.74％；Si 0.55％；Mn 1.08％；P 0.019％；S 0.003％；Cr 0.11％；V 0.06％；N 0.0132％；其余为Fe及不可避免的杂质，质量分数共计为100％。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛虎东，王嘉伟，苏航，王慧军，张凤明，
申请(专利权)人：包头钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：