專利名稱：鋼軌熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼軌，尤其是軌頭的熱處理方法，其中在一種含有合成冷卻介質(zhì)添加劑的冷卻介質(zhì)中從高于720℃的溫度開始冷卻。
上述類型的一種方法，例如可由EP-88746專利說(shuō)明書中獲悉。在這種已知方法中，采用20-50%(重量)范圍內(nèi)的合成冷卻介質(zhì)添加劑，尤其采用聚乙二醇，而且合成冷卻介質(zhì)添加劑首先在遵循冷卻速度很小的情況下，保證冷卻條件勻恒化。合成淬火介質(zhì)一般應(yīng)用于要求遵循最小冷卻速度來(lái)控制馬氏體結(jié)構(gòu)的工藝中。這種淬火的目的是，使淬透橫截面最大，而且對(duì)于具有不同橫截面的制品，必然要使橫截面較小的部位也完全淬透。在這類應(yīng)用場(chǎng)合下，可在浴液或淬火槽中，將工件保持到均溫。
因此，在使用合成冷卻介質(zhì)對(duì)鋼軌進(jìn)行熱處理時(shí)，決不希望軌腰脆化。除此之外，還要力求細(xì)珠光體化，而且在這一種細(xì)珠光體化時(shí)，還要求最大的冷卻速度。但是，如果像在已知方法中那樣，在軌頭上控制最佳冷卻速度，使能夠形成細(xì)珠光體組織，而不形成馬氏體及珠光體，則會(huì)意味著該冷卻速度對(duì)于簿得多的軌腰而言，就大得太多了。
本發(fā)明的目的就在于，提供一種可對(duì)軌頭遵循最佳冷卻速度，而同時(shí)又防止簿得多的軌腰產(chǎn)生不希望脆化的上述那種方法。為了解決該任務(wù)，本發(fā)明的方法主要是，使該處理通過(guò)浸入冷卻介質(zhì)中來(lái)進(jìn)行，浸入的時(shí)間長(zhǎng)到浸入部分取出后，表面溫度在450℃及550℃之間，而整個(gè)橫截面上不均溫。由于至所浸入的部分表面溫度達(dá)到450-550℃之間，而整個(gè)橫截面未均溫的時(shí)刻進(jìn)行取出，故而保證取出是足夠早的，以避免軌腰形成淬火組織。即，如果等到均溫，則肯定會(huì)在軌腰達(dá)到不希望的硬化，對(duì)此，使表面溫度達(dá)到450℃和550℃之間作為本發(fā)明措施的按時(shí)取出的標(biāo)準(zhǔn)，連同在此使用合成冷卻介質(zhì)的情況，導(dǎo)致軌頭冷卻速度足夠小，以使軌腰肯定不變脆。同時(shí)，正由于使用了合成冷卻介質(zhì)，雖然保證冷卻速度變小，但也保證冷卻速度大得足以保證在軌頭中形成高強(qiáng)度的細(xì)珠光體組織。此時(shí)，本發(fā)明方法這樣來(lái)實(shí)施是有利的，即在冷卻介質(zhì)中加入適當(dāng)量的合成添加劑，例如乙二醇或聚乙二醇，該添加劑在35-55℃之間的槽溫下具有由簿膜沸騰轉(zhuǎn)變到表面溫度約500℃的沸騰階段，且由此得出鋼軌取出所需的時(shí)刻。通過(guò)從顯示鋼軌經(jīng)過(guò)溶液沸騰的正確取出時(shí)刻的量添加合成添加劑，尤其是乙二醇和聚乙二醇，不僅對(duì)于軌頭而且對(duì)于軌腰都保證一致的和最佳的結(jié)果。即當(dāng)適當(dāng)選擇合成添加劑的用量，使鋼軌表面在沸點(diǎn)下進(jìn)行硬化處理時(shí)，較深部位肯定還未轉(zhuǎn)化成珠光體。與在未添加合成冷卻介質(zhì)添加劑的槽液中進(jìn)行冷卻相比，直至達(dá)到沸點(diǎn)冷卻進(jìn)行得較慢。從剛達(dá)到沸騰階段起，冷卻速度就迅速提高，從而沸點(diǎn)表示在槽液中冷卻從較慢向較快轉(zhuǎn)變的較獨(dú)特的界限。當(dāng)要防止極快冷卻時(shí)，必須在達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)或接近沸點(diǎn)時(shí)，將工件取出，而且以使鋼軌頭部最佳形成珠光體深度達(dá)約20-25mm的方式來(lái)調(diào)節(jié)簿膜沸騰，這就導(dǎo)致取出后深部后來(lái)也不轉(zhuǎn)變成珠光體。相反，如果在達(dá)到簿膜沸騰之后，將工件保持在浴液中，由于從此時(shí)起開始快速冷卻，就會(huì)形成馬氏體。在達(dá)到沸點(diǎn)后，進(jìn)一步冷卻可在浴液外適當(dāng)?shù)鼐徛M(jìn)行，以保證完全形成珠光體，正如已提及的那樣，這在達(dá)到沸騰之后，由于浴液中冷卻要快得多，就不能再予以保證。此外，浴液中這樣的快的一種冷卻速度。首先造成橫截面較小的軌腰較快硬化，結(jié)果形成不希望的馬氏體，從而必然提高斷裂的危險(xiǎn)性。
因此，本發(fā)明本質(zhì)上是必須通過(guò)選擇冷卻介質(zhì)中合成添加劑的合適用量，并準(zhǔn)確規(guī)定浸入部分的取出時(shí)刻來(lái)實(shí)施處理方法，以防止其它部分不希望的硬化。冷卻介質(zhì)中的合成添加劑的量決定簿膜沸騰一沸騰階段的轉(zhuǎn)變，而且必須將狀況調(diào)節(jié)至在取出之前首先在最后冷卻階段中達(dá)到沸騰階段，以保證均勻冷卻。所調(diào)節(jié)的濃度此時(shí)須經(jīng)過(guò)一種適宜的調(diào)節(jié)裝置-它在按已知現(xiàn)有技術(shù)一般應(yīng)用介質(zhì)時(shí)是不必要的一保持恒定，以保證在該方法的過(guò)程中，使這種對(duì)于斷定正確取出時(shí)間是很重要的濃度也不發(fā)生變化。這也類似地適用于浴溫。
與已知的現(xiàn)有技術(shù)相反，必須穩(wěn)定地保持浴液循環(huán)。應(yīng)固定介質(zhì)流到待冷卻軋制件或鋼軌上的流入速度，在具體情況下，介質(zhì)流入速度在軋制件或鋼軌的整個(gè)長(zhǎng)度上，以及在整個(gè)熱處理期間，必須盡可能恒定。由為在已知的、從奧氏體組織狀態(tài)全浸入的淬火方法中，為獲得淬火效果，只要遵循這些參數(shù)的下限值即可。與之相反，本發(fā)明方法涉及一種對(duì)于部分的浸入溫度和浸入時(shí)間之間最佳的結(jié)合，其中在冷卻結(jié)束時(shí)，鋼軌的表面溫度在450-550℃之間，而且在整個(gè)橫截成上不均溫。
在鋼軌局部浸入及軌頭浸入的同時(shí)，用壓縮空氣及/或水一空氣混合物冷卻軌腳。有利的是，將本發(fā)明方法用于近似分析值為0.65-0.85% C、0.01-1.2% Si、0.5-3.5% Mn、0.01-0.1% Cr、余量Fe及不可避免雜質(zhì)的鋼。
正確選擇合成冷卻介質(zhì)添加劑及采取在規(guī)定時(shí)刻，即從簿膜沸騰過(guò)渡到沸騰階段時(shí)進(jìn)行取出的措施，總起來(lái)說(shuō)，即使鋼軌斷面不同，熱處理后也都能得到最佳的組織形成結(jié)果。
下面借助一個(gè)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡明本發(fā)明方法，并在附圖中詳細(xì)標(biāo)出以本發(fā)明熱處理方法可得的硬度值。附圖中，

圖1示出按本發(fā)明方法所處理鋼軌的剖面圖，其中示出不同區(qū)域的硬度(HB)分布;圖2示出硬度分布隨行駛面中心到軌腰方向的距離變化而變的由線圖。
在實(shí)施對(duì)鋼軌，尤其軌頭的熱處理方法時(shí)，例如一種含有合成冷卻介質(zhì)添加劑的冷卻介質(zhì)中，此時(shí)軌頭浸入的深度約37mm。在浴溫為50℃，且所選的浴液濃度為35%時(shí)，浸入150s的時(shí)間后，表面溫度或回?zé)釡囟冗_(dá)505℃，同時(shí)保持該表面溫度，或者至某一時(shí)刻將所浸部分取出，而不使整個(gè)鋼軌橫截面或軌頭橫截面上出現(xiàn)均溫。
對(duì)于斷面為UIC60的鋼軌來(lái)說(shuō)，用這種方法可獲得的硬度分布示于圖1，并且標(biāo)明了不同區(qū)域的硬度(HB)的分布。這清楚表明，軌頭的硬度值相應(yīng)高于軌腰和軌腳。
在圖2所示的曲線圖中，表明以本發(fā)明鋼軌熱處理方法所能獲得的硬度(HB30)分布隨行駛面中心向軌腰方向距離(以mm計(jì))變化的情況。
總起來(lái)說(shuō)，這表明，通過(guò)所浸入的工件或軌頭在整個(gè)橫截面產(chǎn)生均溫之前的時(shí)刻取出，保證避免了軌腰不希的硬度，而軌頭則具有所希望的硬度或硬度分布。
權(quán)利要求
1.鋼軌，尤其是軌頭的熱處理方法，其中在一種含有合成冷卻介質(zhì)添加劑的冷卻介質(zhì)中，從高于720℃的溫度開始冷卻，其特征在于，該處理在冷卻介質(zhì)中進(jìn)行浸漬，至所浸部分取出后其表面溫度在450℃和550℃之間，而整個(gè)橫截上不產(chǎn)生均溫。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)中添加一定量的合成添加劑，如乙二醇或聚乙二醇，該冷卻介質(zhì)在浴溫為35-55℃時(shí)具有從簿膜沸騰到表面溫度在450-550℃之間的沸騰階段的轉(zhuǎn)變，并由此得出所希望的鋼軌取出時(shí)刻。
3.權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，以壓縮空氣及/或水一空氣混合物冷卻軌腳。
4.權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)近似分析值為0.65-0.85% C、0.01-1.2% Si、0.5-3.5% Mn、0.01-1.0% Cr、余量Fe及不可避免雜質(zhì)的鋼進(jìn)行所述熱處理。
全文摘要
在一種含合成冷卻介質(zhì)添加劑的冷卻介質(zhì)中，從高于720℃的溫度開始冷卻，對(duì)鋼軌，尤其軌頭進(jìn)行熱處理的方法中，該處理通過(guò)在冷卻介質(zhì)中浸漬到所浸部分取出后表面溫度在450℃和550℃之間，而整個(gè)橫截面上不均溫而進(jìn)行以在遵循最佳軌頭冷卻速度的情況下，防止軌腰變脆。
文檔編號(hào)C21D1/60GK1085258SQ9310986
公開日1994年4月13日 申請(qǐng)日期1993年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月15日
發(fā)明者A·莫澤, G·普里斯卡維茨, P·普因特納 申請(qǐng)人:沃斯特-阿爾派因鋼軌有限公司