對于軌道部件，特別是用于有軌機(jī)動車的由低合金鋼構(gòu)成的鋼軌，在該軌道部件的軌頭中的鋼具有5-15體積%的鐵素體含量，和具有由上貝氏體部分和下貝氏體部分組成的多相-貝氏體結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】【專利說明】制造貝氏體鋼軌鋼材和軌道部件的方法和實施該方法的裝本專利技術(shù)涉及軌道部件，特別是用于有軌機(jī)動車的由低合金鋼構(gòu)成的鋼軌。本專利技術(shù)進(jìn)一步涉及由熱軋的型材制造軌道部件的方法以及實施該方法的裝置。近年來，鐵路交通中的運(yùn)輸負(fù)載重量和行駛速度持續(xù)升高，以提高鐵路運(yùn)輸?shù)男省Ｒ虼耍F路鋼軌經(jīng)受加重的運(yùn)行條件和因此需要具有更高的品質(zhì)，以承受更高的負(fù)荷。具體問題在于，特別是裝配在弧形段中的鋼軌的劇烈增加的摩擦，和材料疲勞損傷出現(xiàn)，其主要在行駛邊緣處，即鋼軌與車輪在弧形段中的主要接觸點(diǎn)處產(chǎn)生。這導(dǎo)致滾動接觸疲勞損傷(RCF)。RCF-表面損傷的實例例如是端部裂紋(滾動疲勞)、脫皮(剝落)、凹陷(Squats)(塑性表面變形)、滑波(Schlupfwellen)和起皺(Verriffelungen)。所述的表面損傷導(dǎo)致縮短的鋼軌使用壽命、提高的噪音釋放和運(yùn)行障礙。此外，故障增加出現(xiàn)由于持續(xù)增長的交通負(fù)荷而加速。這樣發(fā)展的直接結(jié)果是提高的鋼軌維護(hù)需求。然而，增加的鋼軌維護(hù)需求有悖于變得越來越小的維護(hù)空擋。更高的列車密度越來越多地減小了可以處理鋼軌的時間段。所提及的損傷盡管可以在初期階段通過磨削而消除，然而在嚴(yán)重?fù)p傷的情況下必須更換鋼軌。因此，過去不乏改進(jìn)耐磨性和抗RCF-損傷性的實驗，以提高鋼軌的壽命周期。這尤其通過引入和使用貝氏體鋼軌鋼材進(jìn)行。貝氏體是可以在熱處理含碳鋼的情況下通過等溫轉(zhuǎn)變或者連續(xù)冷卻而生成的結(jié)構(gòu)。貝氏體在形成珠光體和馬氏體之間的溫度和冷卻速度下產(chǎn)生。不同于形成馬氏體，晶格中的倒逆過程和擴(kuò)散過程在此是耦合的，由此不同的轉(zhuǎn)變機(jī)理是可行的。由于依賴于冷卻速度、碳含量、合金元素和由此產(chǎn)生的形成溫度，貝氏體不具有特征性的結(jié)構(gòu)。貝氏體，亦如珠光體由鐵素體和滲碳體(Fe3C)的相組成，但是就形狀、尺寸和分布而言有別于珠光體。原則上，貝氏體區(qū)分為兩個主要結(jié)構(gòu)形式，即上貝氏體和下貝氏體。從AT 407057 B中已知鋼軌材料，其中奧氏體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變僅明確地在下貝氏體階段的范圍內(nèi)產(chǎn)生，以致成型的軋件獲得至少350 HB，特別是450-600 HB的硬度。貝氏體基本結(jié)構(gòu)還可以用較高的合金成分，用例如描述于DE 102006030815 Al和DE 102006030816 Al文件中的2.2至3.0重量％的高的鉻含量實現(xiàn)。然而，高含量的合金成分導(dǎo)致不希望的高費(fèi)用和復(fù)雜的焊接技術(shù)。DE 202005009259 Ul也描述了由高合金鋼構(gòu)成的貝氏體高強(qiáng)度的軌道部件，特別是具有高的Mn、Si和Cr合金含量。在這種高合金鋼的情況下，可以以簡單的方式通過在靜態(tài)空氣中冷卻導(dǎo)致貝氏體形成。在低合金鋼的情況下相反地，僅當(dāng)進(jìn)行受控冷卻時才能形成貝氏體。相應(yīng)地，例如DE 1533982描述了熱處理鋼軌的方法，其中還具有軋制溫度的鋼軌在離開軋機(jī)機(jī)座之后用起重裝置提起，以軌頭向下的方式浸漬到維持在恒定溫度的流化床中，并且在此處冷卻，其中貝氏體結(jié)構(gòu)的形成通過以下方式實現(xiàn)，即選擇380至460°C的流化床溫度，并且使鋼軌在流化床中取決于其溫度而停留300至900秒。從EP 612852 BI中已知高強(qiáng)度鋼軌的其它制造方式，其由具有貝氏體結(jié)構(gòu)的低合金鋼構(gòu)成以實現(xiàn)更好的對于由于滾動接觸的疲勞損傷而言的穩(wěn)定性。鋼軌的軌頭以1-10 °C /s速度經(jīng)受從奧氏體范圍直至500-300 °C的冷卻中斷溫度的加速冷卻。在這樣的快速冷卻之后，軌頭進(jìn)一步冷卻至接近室溫，其中使用隨著熱回收的自然冷卻或者以1-400C /min速度的強(qiáng)制冷卻。用所提及的措施，盡管可以延緩軌頭處的裂紋形成和裂紋擴(kuò)展，但是卻不能將其阻止。因此，本專利技術(shù)的目的在于，如下改進(jìn)出于費(fèi)用原因和出于焊接技術(shù)原因應(yīng)由低合金鋼組成的軌道部件，特別是鋼軌，從而使其在提高的輪負(fù)載的情況下，也不產(chǎn)生滾動接觸疲勞損傷，和尤其在行駛邊緣處和滾動面上不產(chǎn)生裂紋。進(jìn)一步地，還應(yīng)該提高耐磨強(qiáng)度，以使可以確保多于30年的使用壽命(Liegedauer)。最后，所述的軌道部件應(yīng)是可以良好焊接的，并且具有相對于迄今為止在鋼軌建造中被證明是好的鋼而言的類似的其它材料性能，例如類似的導(dǎo)電性和類似的熱膨脹系數(shù)。本專利技術(shù)的目的進(jìn)一步在于，提供簡單的制造方法，其特征在于短的方法時間(避免退火階段)、高的可復(fù)制性和高的經(jīng)濟(jì)性。該方法應(yīng)適合于制造例如超過100 m長度的長鋼軌，其中跨鋼軌全長應(yīng)確保恒定的材料性能。為了實現(xiàn)所述目的，本專利技術(shù)根據(jù)第一方面設(shè)置這樣改進(jìn)最初所提及的類型的軌道部件，即該軌道部件的軌頭中的鋼具有5-15體積％的鐵素體含量，并且具有由上貝氏體部分和下貝氏體部分組成的多相-貝氏體結(jié)構(gòu)。通過鐵素體結(jié)構(gòu)和貝氏體結(jié)構(gòu)的組合，實現(xiàn)出色的韌性性能和足夠高的硬度。在此，鐵素體-結(jié)構(gòu)成分用作塑性載體，并且導(dǎo)致任選地產(chǎn)生的裂紋可以不以端部裂紋的形式出現(xiàn)在材料中。鐵素體含量為整個結(jié)構(gòu)提供在其中嵌入貝氏體的連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。就此而論稱為滲透閥值，其必須達(dá)到，以形成相互連接的區(qū)域(簇)。所述鐵素體優(yōu)選為針狀鐵素體。相比于非針狀結(jié)構(gòu)和珠光體結(jié)構(gòu)，針狀結(jié)構(gòu)的特征在于更高的抗拉強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度。針狀鐵素體具有微結(jié)構(gòu)，其特征在于針狀成形的晶核或者晶粒，其中該晶核不是統(tǒng)一排列的，而是完全非定向存在的，這有助于鋼的韌性。晶粒的非定向排列導(dǎo)致各個晶粒的相互勾連，這與多相-貝氏體一起有效地抑制裂紋形成和裂紋擴(kuò)展。特別地，這通過以下方式實現(xiàn)，即任選地在表面上產(chǎn)生的裂紋(“端部裂紋”)不像例如在珠光體結(jié)構(gòu)的情況中那樣延伸到材料深處。因此，軌道部件僅更多地經(jīng)受磨損，以致可以精確地確定其使用壽命，并且不必由于裂紋形成而進(jìn)行進(jìn)一步觀測。此外，起決定作用的是存在包含上貝氏體部分和下貝氏體部分的多相-貝氏體。在此，上貝氏體在貝氏體形成的上部溫度范圍中形成，并且具有與馬氏體類似的針狀結(jié)構(gòu)。在所述的貝氏體形成的上部溫度范圍中存在有利的擴(kuò)散條件，以致碳可以擴(kuò)散到鐵素體針的晶界上。在此形成不均勻和間斷的滲碳體晶體。由于無規(guī)則分布，該結(jié)構(gòu)通常具有顆粒狀的外觀，以致上貝氏體有時也稱為粒狀貝氏體。下貝氏體在等溫和連續(xù)的冷卻下在形成貝氏體的下部溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生。通過形成鐵素體，奧氏體富含碳，在進(jìn)一步冷卻時該奧氏體區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體、滲碳體、針狀貝氏體和馬氏體。通過貝氏體化，減少內(nèi)應(yīng)力和提高韌性。原則上，下和上貝氏體之間的混合比可以在寬范圍內(nèi)相應(yīng)于各個要求而變化。特別地，混合比的選擇確定鋼的硬度。特別優(yōu)選地在本專利技術(shù)的范圍內(nèi)，上貝氏體的含量為5-75體積％，特別是20-60體積％，下貝氏體的含量為15-90體積％，特別是40-85體積％。鐵素體含量優(yōu)選為8-13體積％。完全進(jìn)行的貝氏體轉(zhuǎn)變的前提條件是從奧氏體中形成碳化物。因為碳化物吸收大量的碳，其造成碳減少并且從奧氏體中吸出碳。如果例如通過硅作為合金元素而阻止或者延緩碳化體形成，那么較大量的奧氏體不轉(zhuǎn)變。這時，其在淬火至室溫之后，完全或者部分地以剩余奧氏體的形式存在。奧氏體余量取決于，馬氏體開始溫度在剩余奧氏體中下降多大程度。在本專利技術(shù)的范圍內(nèi)有利的是，盡可能低含量的奧氏體和/或馬氏體剩余。就此而論，本專利技術(shù)因此優(yōu)選地設(shè)置，所述軌道部件的軌頭中的鋼具有剩余馬氏體/奧氏體含量為〈2體積％。如已提及，根據(jù)本專利技術(shù)使用低合金鋼以減小費(fèi)用和改進(jìn)耐磨能力。通常本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
軌道部件，特別是用于有軌機(jī)動車的由低合金鋼構(gòu)成的鋼軌，其特征在于，在所述軌道部件的軌頭中的鋼具有5?15體積%的鐵素體含量，和具有由上貝氏體部分和下貝氏體部分組成的多相?貝氏體結(jié)構(gòu)。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P波因特納，N弗蘭克，
申請(專利權(quán))人：沃斯特阿爾派因鋼軌有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：奧地利;AT
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