專利名稱：熱軋高強度耐磨鋼軌或工字鋼中的低碳馬氏體熱處理方法
技術領域：
本發明涉及鋼材的熱軋工藝方法，尤其是一種熱軋高強度耐磨鋼軌或工字鋼中的低碳馬氏體熱處理方法。
隨著鐵路運輸業的發展，在行車速度、軸重和客、貨運量等各方面的日益增大，引起鐵路中鋼軌頭部的迅速磨損和疲勞，從而導致鋼軌使用壽命顯著降低。為了提高鋼軌的使用壽命，國內、外對鋼軌全長淬火方法進行了開發，以生產出具有高強度、耐磨的鋼軌，來滿足鐵路運輸業的需要。隨著經濟建設的發展，在建筑業及其相關行業，對高強度、耐磨的工字鋼的需求量也在日益擴大。同時，國家標準中也規定了各自的技術要求，其中GB2585-81，對鐵路用鋼軌還規定出熱處理(淬火)的技術要求。
作為已有技術的中國發明專利《生產高強度鋼軌的熱處理方法和裝置》，專利號ZL88105864.5，詳細描述了一種生產具有一定強度和硬度鋼軌的熱處理方法。它的生產工藝方法仍然依次為鋼胚加熱、熱軋(含粗軋和精軋)成鋼軌、冷卻后校正、對鋼軌整體進行中頻加熱、鋼軌頭部淬火、校正。在正常工作情況下，它能獲得較好的技術效果。但是，采用該專利介紹的方法，似乎尚存有如下不足之處需要改進熱處理工藝較為復雜，控制多有不便；鋼軌的機械強度和耐磨性有待進一步提高；生產周期長、耗費大，形成產品制造成本偏高。
本發明的目的是要提供一種熱軋高強度耐磨鋼軌或工字鋼中的低碳馬氏體熱處理方法，它能有效地利用在熱軋制過程中，低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼自身所具有的余熱，直接進行低碳馬氏體熱處理，使鋼軌或工字鋼具有高強度和耐磨性能；簡化熱處理工序，以降低產品制造成本。
本發明的目的是這樣實現的低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼，經過低碳馬氏體熱處理后，使其具有自回火特性，和一定高的機械強度、耐磨性，其熱處理工藝方法包括如下步驟①低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼在熱軋制過程中，利用精軋后其自身所具備的余熱溫度，在800～1100℃的溫度區間內，進行淬火處理。②在淬火過程中，直接用溫度為15～60℃的淬火水溶液強烈冷卻淬火。
所說的具有自回火特性，是指在淬火冷卻過程中，鋼軌或工字鋼發生自行回火，以取消單獨的回火工序。
本發明的優點利用低碳合金鋼替代高碳合金鋼制成的鋼軌或工字鋼，經熱處理后其強度和硬度均能超過國標；熱處理工藝方法簡單，易于控制和操作；生產周期短，耗費少，故既提高了產品質量，也降低了產品制造成本。
下面詳細說明依據本發明提出的熱處理方法的細節。
該發明包括低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼，經過低碳馬氏體熱處理后，使其具有自回火特性，和一定高的機械強度、耐磨性，其熱處理工藝方法包括如下步驟①低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼在熱軋制過程中，利用精軋后其自身所具備的余熱溫度，在800～1100℃的溫度區間內，進行淬火處理。②在淬火過程中，直接用溫度為15～60℃的淬火水溶液強烈冷卻淬火。
首先要說明的是，本文所說的是“利用精軋后其自身所具備的余熱溫度”，從而不需要再進行任何另行加熱，至于800～1100℃的溫度區間問題，只要控制在該溫度區間內，選取任何一個溫度值進行淬火，均能實施。其次是淬火方式和裝置可分為兩種。即其一，采用升降平臺方式，將精軋后具備所說的溫度的鋼軌或工字鋼推到平臺上，將平臺置于水槽中，在流動的水中進行強烈冷卻淬火。淬火后，平臺復位，將淬火后的鋼軌或工字鋼推至冷床上進行冷卻，而平臺再次承接下一根鋼軌或工字鋼，重復前述工作。其二，設有幾個自身帶輸送滾輪的管子，單支鋼軌或工字鋼精軋后進入管子的一端，同時向管子內連續、充足地噴水溶液，管子的另一端流出水溶液，以實現鋼軌或工字鋼在穿過管子過程中，在流動的淬火水溶液內進行浸淬。所說的強烈冷卻淬火，是指采用壓力為200～1500Kpa的淬火水溶液進行淬火作業。
由于低碳合金鋼的馬氏體開始轉變點Ms和馬氏體轉變終了點Mf均在室溫之上，淬火冷卻過程中鋼軌或工字鋼會發生自行回火，故具有自回火特性，能取消單獨的回火工序。低碳合鋼的鋼軌或工字鋼淬火后，基體是板條狀馬氏體組織，每一板條形成時彼此相互平行，不會產生沖擊，不出現顯微裂紋，馬氏體板條中有較高的位錯密度；再由于低碳馬氏體固溶的過飽和碳含量較低，晶格扭曲較小，以及具有自回火特性，故低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼經過低碳馬氏體熱處理后，具有中硬度、高強度，以及良好的塑性和韌性。
以低碳合金鋼20MnSi的Φ10型材所作試驗，做進一步說明鋼胚加熱溫度為1200～1240℃，經過粗軋、精軋成Φ10型材時，其余熱溫度為1000℃，在流動的水溶液管子中通過(即淬火)，淬火水溶液溫度為30℃、水壓為600Kpa，進行強烈冷卻淬火。從冷卻曲線中查到，當Φ10的20MnSi型材溫度降到Ms點時，奧氏體開始變成馬氏體，最先產生的馬氏體在隨后冷卻過程中析出炭化物，發生自行回火，冷卻到Mf時，奧氏體全部變成馬氏體，并在隨后的冷卻過程中完成自行回火。其機械性能見附表。
(附表) 低碳馬氏體熱處理機械性能表
注1.根據機械性能指標不同，選用合適鋼號；2.硬度HRC40～47，正值彈簧的彈性范圍內，故鋼軌或工字鋼還具有較好彈性。
權利要求
1.一種熱軋高強度耐磨鋼軌或工字鋼中的低碳馬氏體熱處理方法，其特征是低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼，經過低碳馬氏體熱處理后，使其具有自回火特性，和一定高的機械強度、耐磨性，其熱處理工藝方法包括如下步驟a.低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼在熱軋制過程中，利用精軋后其自身所具備的余熱溫度，在800～1100℃的溫度區間內，進行淬火處理；b.在淬火過程中，直接用溫度為15～60℃的淬火水溶液強烈冷卻淬火。
2.如權利要求1所述的熱處理方法，其特征是所說的具有自回火特性，是指在淬火冷卻過程中，鋼軌或工字鋼發生自行回火，以取消單獨的回火工序。
全文摘要
一種熱軋高強度耐磨鋼軌或工字鋼中的低碳馬氏體熱處理方法。它是低碳合金鋼的鋼軌或工字鋼,經處理后,使其具有自回火特性,和高的強度、耐磨性,其步驟:①利用精軋后所具備的余熱溫度,在800～1100℃的溫區內,進行淬火;②淬火過程中,直接用溫度為15～60℃的淬火水溶液強烈冷卻淬火。它用低碳合金鋼替代高碳合金鋼制成的鋼軌或工字鋼,經熱處理后強度和硬度均能超過國標;方法簡單、易于控制和操作;生產周期短,耗費少,故既提高了產品質量,也降低了產品制造成本。
文檔編號C21D9/04GK1274760SQ0011781
公開日2000年11月29日 申請日期2000年5月22日 優先權日2000年5月22日
發明者湯鐵琴, 湯欣剛 申請人:湯鐵琴