阅读说明：本技术 一种普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨及其制造方法 (1280 MPa-grade martensite multiphase bainite steel rail for general line and manufacturing method thereof ) 是由 张绵胜 白秉哲 张志勇 张志强 于 2019-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨及其制造方法,其特征在于,其显微组织的含量,按体积分数百分比,包含：55～70％的马氏体、28～43％的贝氏体、2～10％的残余奥氏体。其制造方法包括冶炼、轧制成钢轨,钢轨自然冷却至踏面温度为650～850℃；将钢轨踏面以0.1～5℃/s的冷却速度冷却至200～450℃；将钢轨自然冷却至室温；将钢轨在200～500℃回火6～60小时,得到普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨。这种钢轨合金含量低,成本低,强度、塑性和韧性匹配良好。(The invention discloses a 1280 MPa-grade martensite multiphase bainite steel rail for general lines and a manufacturing method thereof, which are characterized in that the martensite multiphase bainite steel rail comprises the following microscopic structures in percentage by volume: 55-70% of martensite, 28-43% of bainite and 2-10% of residual austenite. The manufacturing method comprises the steps of smelting and rolling the steel rail, and naturally cooling the steel rail until the tread temperature is 650-850 ℃; cooling the steel rail tread to 200-450 ℃ at a cooling speed of 0.1-5 ℃/s; naturally cooling the steel rail to room temperature; tempering the steel rail at 200-500 ℃ for 6-60 hours to obtain the Mareberg multiphase bainite steel rail with 1280MPa grade for common lines. The steel rail has low alloy content, low cost and good matching of strength, plasticity and toughness.)

一种普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨及其制造 方法

技术领域

本发明涉及一种钢轨，具体来说是一种普线用BTF钢轨。

背景技术

目前我国大宗和长途货物的运输主要依靠货运铁路承担，铁路的货运能力直接影响着我国国民经济的发展。重载铁路是提升货运能力的最有效的途径，也是我国铁路发展的重要方向。随着重载铁路的发展，我国现有钢轨性能已无法满足轴重增加、运量加大对钢轨材料性能的要求，韧塑性、耐磨性、抗疲劳性的严苛要求已成为制约我国重载铁路发展的瓶颈环节。因此，研发综合性能优异的下一代重载钢轨势在必行。

在此背景下，很多科技工作者开始关注贝氏体钢轨的研制与生产。例如包钢开发的稀土钢轨，由于在钢种成分上添加了具有包钢资源特点的稀土元素，使钢轨钢高温塑性好、裂纹敏感性低、适合连铸生产，轧制出的钢轨强度高、韧性好、易于焊接，淬火强度达到1280MPa。然而，过多的采用稀土元素La、Ce、Nd 等，会提高钢轨的成本，限制了这类钢轨的使用。

鞍钢申请的CN101613830公开的热轧贝氏体钢轨，C 0.1-0.35、Si 0.8-2.0、 Mn0.8-3.3、Cr〈2.0、N 0.001-0.01、Nb 0.01-0.1、V 0.02-0.2、Ti 0.005-0.06、Mo 0.1-0.4％，控制H含量小于0.00005。是通过析出一定Nb、V、Ti的碳氮化物，抑制钢轨轧制时奥氏体再结晶晶粒的长大，同时作为贝氏体相变形成核质点，增加形核数量，尽可能多地产生板条贝氏铁素体，使更多的残余奥氏板条化，限制 M-A岛的尺寸及比例，其组织中M-A岛的最大尺寸5μm，平均尺寸≤3μm，板条贝氏铁素体75％以上。在强度略降低时，延伸率、收缩率和冲击韧性得到明显提高。新日本制铁株式会社CN1040660贝氏体高强度钢轨，揭示了Mo、Cu、Ni作为一组强化贝氏体组织，Ti、V、Nb作为一组用于提高钢的韧性。

北京特冶工贸有限公司，经过多年的研发，已经开发出了综合性能优异的 BTF钢轨，并已经在辙叉上得到的应用，并在钢轨上进行了试用。然而，现有的贝氏体钢轨的价格仍然限制了其应用，因此，提供一种低成本的普线用1280MPa 级别的钢轨，对于促进铁路运输发展具有重要意义。北京特冶工贸有限公司承担着国家重点研发计划2017YFB0304500“重载铁路用高耐磨高强韧性钢轨关键技术研究与应用”课题，在该课题研究中，与兄弟单位共同合作进行研究开发，得到了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨，以用于普线，且采用较少合金元素，有利于降低成本。

一种普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨，其特征在于，其显微组织的含量，按体积分数百分比，包含：55～70％的马氏体、28～43％的贝氏体、2～10％的残余奥氏体。

所述马氏体是低碳马氏体。

所述钢轨中合金元素的含量，按照质量百分含量，包含：C:0.12～0.22％， Mn:1.6～2.4％，Si:0.6～1.2％，Cr:0.5～1.0％，Mo:0～0.3％，Ni:0～0.5％，其余为 Fe。

本发明还提供了一种上述钢轨的生产方法，它的制备包括以下步骤：

(1)冶炼铸造成包括C、Mn、Si、Cr、Ni、Fe合金元素和不可避免的杂质元素的钢锭；

(2)将钢锭加工成钢轨；

(3)将钢轨自然冷却至踏面温度为650～850℃；

(4)将钢轨踏面以0.1～5℃/s的冷却速度冷却至200～450℃；

(5)将钢轨自然冷却至室温；

(6)将钢轨在200～500℃回火6～60小时，得到普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨。

所述步骤(4)中冷却，冷却介质包括高压气体、水雾、水帘、或其中两种的混合。

本发明的这种钢轨，采用较少的合金元素及其含量，通过热处理工艺形成相应的金相组织，超过55％的马氏体、28～43％的贝氏体和少量的残余奥氏体，通过不同金相的转变，其抗拉强度达到1180-1350MPa，屈服强度为880-1300MPa，延伸率≥13％，常温冲击韧性Aku≥50J/cm²，低温(-20℃)冲击韧性Aku≥30J/cm²，硬度≥36HRC，综合性能更加优异。

附图说明

图1为本发明的钢轨和金相组织照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

本发明涉及的是普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨，金相组织电镜照片如图1所示，以马氏体为主，贝氏体次之，少量残余奥氏体。按体积分数百分比，包含：55～70％的马氏体、28～43％的贝氏体、2～10％的残余奥氏体。

本发明为一种低合金钢轨，钢轨中合金元素的含量，按照质量百分比，包含： C:0.12～0.22％，Mn:1.6～2.4％，Si:0.6～1.2％，Cr:0.5～1.0％，Mo:0～0.3％，Ni: 0～0.5％，其余为Fe。

本发明的钢轨制造方法，它的制备包括以下步骤：

(1)冶炼铸造成包括C、Mn、Si、Cr、Ni、Mo、Fe合金元素和不可避免的杂质元素的钢锭，钢锭合金元素的含量，按照质量百分比，包含：C:0.12～0.22％， Mn:1.8～2.3％，Si:0.6～1.2％，Cr:0.5～1.0％，Mo:0～0.3％，Ni:0～0.5％，其余部分为Fe和不可避免的杂质元素。

(2)将钢锭热轧加工成钢轨；

(3)将钢轨自然冷却至踏面温度为650～850℃；

(4)将钢轨踏面以0.1～5℃/s的冷却速度冷却至200～450℃；

(5)将钢轨自然冷却至室温；

(6)将钢轨在200～500℃回火6～60小时，得到普线用1280MPa级别的马贝复相贝氏体钢轨。

(7)检测钢轨的金相组织，以及机械性能。

不同实施例合金成份的见表1，机械性能见表2。

表1不同实施例合金成份

实施例1-6的性能见表2

表2不同实施例性能表

图1和上表中，B贝氏体，M马氏体，RA残余奥氏体。

由表2可以看出，本发明的马贝复相钢轨，具有优良的综合性能。