内部硬度分布优良的珠光体钢轨及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种内部硬度分布优良的珠光体钢及其生产方法，方法包括：对轧制后钢轨进行在线热处理，其中在线热处理包括：第一阶段冷却：待终轧后钢轨轨顶面温度在

【技术实现步骤摘要】
内部硬度分布优良的珠光体钢轨及其生产方法


[0001]本专利技术涉及钢轨生产
，具体涉及一种内部硬度分布优良的珠光体钢及其生产方法
。

技术介绍

[0002]随着高速铁路
、
重载铁路均向着更加专业化的方向发展，现有铁路网也面临着进一步升级改造，向着高速化
、
高效率的方向发展，这对钢轨提出了更高的要求
。
同时由于铁路网的整体发展，铁路运营环境逐渐复杂化，导致钢轨整体材料在运输
、
储存及服役过程中同样面临着更加复杂的情况，导致钢轨表面冷伤加剧，而钢轨表面伤损会对其服役寿命和安全性均造成负面影响
。
因此，只有采用全断面均有更高硬度的钢轨，才能够保证钢轨在生命全周期的稳定性，提高铁路的运输效率
。
[0003]近年来，国内外钢轨生产企业为提升钢轨的硬度，主要采用离线或在线热处理的方式，对钢轨轨头进行加速冷却，以此来细化钢轨轨头部分珠光体组织，通过细化晶粒的方式获得更高的强度和硬度，涉及的相关专利技术具体如下：
[0004]专利
CN116371908《
一种美标中强度钢轨的轧制方法
》
公布了一种热处理后抗拉强度
≥1065MPa、
屈服强度
≥723MPa、
伸长率
≥10
％
、
钢轨踏面硬度
≥350HB
的钢轨，其以质量百分计，化学成分包括：
C
：
0.70
～
0.85
；
Si
：
0.30
～
0.57
；
Mn0.9
～
1.18
；
P≤0.020
；
S≤0.020
；
Cr
：
0.10
～
0.3
；余量为
Fe
及不可避免的杂质
。
该钢轨在0～
25mm
深度范围内具有较高的内部硬度，但更深层的硬度与之相差3～
4HRC
，硬度差较大，在使用过程中易受外伤影响产生钢轨伤损，同时其轨头轨腰位置硬度差较大的情况可能导致受外力作用后在该位置产生横向裂纹，导致钢轨断裂，影响钢轨服役安全性
。
[0005]专利
CN113909293《
一种中等强度钢轨及其生产方法
》
公布了一种：采用高纯净钢冶炼工艺冶炼浇铸截面面积
≥1000mm2
的钢坯，对所述钢坯进行加热，将所述钢坯轧制成钢轨，所述钢轨的长度
≥75cm
，单重
≤60kg/m
，截面面积在
57
～
78mm2，采用该生产方法能够得到低成本
、
高性能的中等强度钢轨
。
其所述钢轨硬度
350
～
370HB
，磨损量
≤0.40
，接触疲劳寿命
≥50000
次
。
但该专利所述钢轨仅考虑了钢轨轨头的表面硬度
、
非金属夹杂物等级及疲劳裂纹扩展速率的提升，未能将钢轨轨腰部分的性能提升考虑进去，钢轨在服役过程中仍然会由于轨头
、
轨腰两部分的硬度差较大而产生裂纹萌生的隐患
。
[0006]专利
CN104060075《
提高钢轨硬化层深度的热处理方法
》
公布了一种将终轧后的钢轨自然冷却至轨头踏面中心温度为
660
～
730℃
，以
1.5
～
3.5℃/s
的冷却速度加速冷却至轨头踏面中心温度为
500
～
550℃
，冷却速度再增加
1.0
～
2.0℃/s
，当轨头踏面中心温度降至
450℃
以下时，停止加速冷却，空冷至室温，能够使钢轨轨头部位获得超过
25mm
的深硬化层，且轨头表层下方
25mm
具有与轨头表层相当的硬度值，并且轨头全断面均为珠光体组织，有利于提高钢轨因轮轨接触不断磨耗后良好的服役性能的热处理方法
。
但该专利所述热处理方法只针对钢轨轨头部位的硬度提升，未考虑到钢轨头腰连接处和轨腰的硬度同步提升
。
[0007]可见，目前的改善珠光体钢轨硬度的相关专利中，部分专利能够提升钢轨的表层
或内部硬化层硬度，但均未涉及到钢轨头腰连接处及轨腰的硬度提升及分布梯度控制，在提高钢轨的实际服役性能上，仍然存在明显的不足
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的主要目的在于提供一种内部硬度分布优良的珠光体钢及其生产方法，以解决现有技术中钢轨内部硬度分布不良的问题
。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提出一种内部硬度分布优良的珠光体钢轨的生产方法，包括：对轧制后钢轨进行在线热处理，其中所述在线热处理包括：
[0010]第一阶段冷却：待终轧后钢轨轨顶面温度在
680
～
810℃
之间时，进行分部位加速冷却至轨顶面温度为
600
～
700℃
，其中，轨顶面冷却速度为
2.0
～
5.0℃/s、
轨头两侧冷却速度为
1.5
～
4.0℃/s、
轨腰上部两侧冷却速度为
1.0
～
3.0℃/s
；
[0011]第二阶段冷却：将经过所述第一阶段冷却的钢轨进行分部位加速冷却至轨顶面温度为
450
～
590℃
，其中，轨顶面冷却速度为
1.5
～
4.5℃/s、
轨头两侧冷却速度为
1.0
～
3.0℃/s、
轨腰上部两侧冷却速度为
0.5
～
2.0℃/s
；
[0012]第三阶段冷却：将经过所述第二阶段冷却的钢轨空冷至室温
。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，在进行所述第一阶段冷却和所述第二阶段冷却时，轨顶面冷却速度
、
轨头两侧冷却速度
、
轨腰上部两侧冷却速度依次降低；所述第二阶段冷却时的轨顶面冷却速度
、
轨头两侧冷却速度
、
轨腰上部两侧冷却速度相对于所述第一阶段冷却均降低
。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，在进行所述第一阶段冷却时，待终轧后钢轨轨顶面温度在
730
～
810℃
之间时，进行分部位加速冷却至轨顶面温度为
610
～
650℃。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种内部硬度分布优良的珠光体钢轨的生产方法，其特征在于，包括：对轧制后钢轨进行在线热处理，其中所述在线热处理包括：第一阶段冷却：待终轧后钢轨轨顶面温度在
680
～
810℃
之间时，进行分部位加速冷却至轨顶面温度为
600
～
700℃
，其中，轨顶面冷却速度为
2.0
～
5.0℃/s、
轨头两侧冷却速度为
1.5
～
4.0℃/s、
轨腰上部两侧冷却速度为
1.0
～
3.0℃/s
；第二阶段冷却：将经过所述第一阶段冷却的钢轨进行分部位加速冷却至轨顶面温度为
450
～
590℃
，其中，轨顶面冷却速度为
1.5
～
4.5℃/s、
轨头两侧冷却速度为
1.0
～
3.0℃/s、
轨腰上部两侧冷却速度为
0.5
～
2.0℃/s
；第三阶段冷却：将经过所述第二阶段冷却的钢轨空冷至室温
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述第一阶段冷却和所述第二阶段冷却时，轨顶面冷却速度
、
轨头两侧冷却速度
、
轨腰上部两侧冷却速度依次降低；所述第二阶段冷却时的轨顶面冷却速度
、
轨头两侧冷却速度
、
轨腰上部两侧冷却速度相对于所述第一阶段冷却均降低
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述第一阶段冷却时，待终轧后钢轨轨顶面温度在
730
～
810℃
之间时，进行分部位加速冷却至轨顶面温度为
610
～
650℃。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述第一阶段冷却时，轨顶面冷却速度为
3.2
～
4.2℃/s、
轨头两侧冷却速度为
2.7
～
3.7℃/s、
轨腰上部两侧冷却速度为
2.2
～
3.0℃/s。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在进行所述第二阶段冷却时，将钢轨冷却至轨顶面温度为
490
～
560℃
，轨顶面冷却速度为
2.4
～
3.4℃/s、
轨头两侧冷却速度为
2.0
～
2.6℃/s、
轨腰上部两侧冷却速度为
1.1
～
2.0℃/s。6.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行所述在线热处理时，采用的冷却介质为水雾和
/
或压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：李若曦，袁俊，陈崇木，董雪娇，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：