高强耐磨热轧合金护轨的研制

摘要

针对非对称异型断面的槽型护轨热处理工艺复杂、变形量大、硬度偏低等问题，本文提出了我国高强耐磨热轧合金护轨的研究方案，并开展了高强耐磨合金护轨的实验室研究、工业性试制及实物轨性能研究。
　　设计了10组化学成分不同的试验钢，研究Mn、Cr、V元素对试验钢性能的影响。实验室研究结果表明:1＃、2＃、4＃、5＃、6＃、7＃试验钢的抗拉强度在1200MPa以上;1＃、5＃、7＃试验钢的布氏硬度大于360HB;全部试样钢的伸长率均大于10％;除5＃试验钢以外，其他试验钢的冲击功均大于10J。各试验钢的组织均为细片状珠光体组织，而7＃试验钢脱碳层处出现了马氏体组织;1＃、5＃、6＃、7＃试验钢的片间距小于或等于100μm;各组试验钢的晶粒度基本在6～7.5级之间，5＃试样钢的晶粒度最高;对比分析2＃、3＃试验钢的精细组织，发现2＃试验钢样品中渗碳体片层出现了明显的珠光体片折断、碎化、球化，且在片层间的铁素体上有细小弥散的第二相粒子析出。
　　随着Mn、Cr、V元素合金加入量的增加，试验钢的强、硬度均有明显的提高，且具有一定的线性规律。Mn元素对于硬度的影响十分显著，当钢中Mn含量从0.75％增至1.50％时，试验钢布氏硬度提高近20％;Cr元素对C曲线右移有明显作用，提高Cr含量可以有效提高试验钢的强度和硬度;Cr、Mn元素均能提高过冷奥氏体的稳定性，降低珠光体转变的开始温度，有效细化珠光体片层间距;V元素细化晶粒的作用明显，含V的试验钢与不含V的相比晶粒度提高1级。适当V元素的加入可以提高试验钢的韧性，但当V含量达到0.18％时，韧性明显降低。
　　在实验室成分优化的基础上，开展了合金护轨的工业性试制和实物性能研究。采用15t电感应炉冶炼模铸成420×420 mm的铸锭，经锻造开坯后采用普通轧机轧制成U33槽型钢，实物性能研究结果表明，试制的合金护轨室温下工作边抗拉强度达到1298MPa、工作边硬度为386HB，伸长率A为9.5％，显微组织为细片状珠光体，其他各项指标均满足TB/T3110、TB/T2344技术条件的要求，各项性能达到了预期目标。与U75V淬火护轨相比，热轧合金护轨的抗拉强度和工作面硬度均高于U75V淬火护轨，而两者塑韧性指标相当，合金护轨具有更好的强韧性配合，更适