鋼製彈條熱處理工藝的製作方法

2023-05-04 09:34:11

專利名稱：鋼製彈條熱處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於金屬熱處理工藝的改進。
彈條是一種用來將鋼軌固定在混凝土軌枕上的彈性扣件，它是用φ13～14mm圓鋼棒熱彎成形，並經熱處理而製成的。常用的彈條是用55Si2Mn、60Si2Mn或60Si2MnA鋼製造，它適用於一般鐵路運輸(列車軸重20T，行車速度≤100Km/h，每個扣件初始扣壓力不小於7.5KN，疲勞壽命大於200萬次)。由於鐵路向高速重載方向發展，對彈條的力學性能有較高的要求。根據國際招標(TCBW-92401)書中的技術文件要求，扣件使用條件為在機車(電力、三軸)軸重25T，車輛軸重23T，行車速度160Km/h(客車)以上條件下使用，並要求每個扣件初始扣壓力不小於10KN，疲勞壽命大於500萬次。對於國際招標書中要求的使用條件，常用的彈條是達不到要求的。既使是選用各種力學性能均較好的材料，利用現有淬火加熱溫度為850℃，回火溫度為410～480℃的處理工藝仍存在彈條韌性差，在受力較大時易斷裂。另外由於該鋼強度高，故缺口敏感性強，而鋼材表面不可避免地，或多或少地存在一些缺陷，如果在上述溫度範圍內回火，則當彈條在交變載荷作用下因應力集中，在彈條表面缺陷處易產生疲勞裂紋，裂紋將會迅速擴展而造成彈條斷裂。因此，使彈條的疲勞壽命大大降低。
本發明的目的是針對上述存在的問題，提供一種彈條韌性好，受力較大時不易斷裂，疲勞壽命大於500萬次的彈條加工熱處理工藝。
本發明的技術要點是用60Si2CrVA鋼製的彈條，是通過中頻感應加熱溫度為950～1150℃彎製成型並淬火，其回火加熱溫度為490～650℃。
採用本發明給出的處理工藝加工彈條，不僅彈條的強度高，韌性好，耐疲勞壽命長，而且缺口敏感性小。
採用本發明的熱處理工藝生產的彈條，經檢測部門採用美國MTS810疲勞試驗機(25KN檔/位移控制)、Sin波。精度讀出值誤差≤3%)對其進行的單件疲勞試驗(試驗條件在彈條扣壓鋼軌處施加12KN的垂直荷載後，沿加載方向施加0.5mm位移，反向0.8mm位移，位移全振幅1.3mm)，結果表明經1200萬次疲勞試驗後，在工具顯微鏡下(7～10倍)觀察試驗危險斷面表面周圍，未發現裂紋等異常情況，彈條殘餘變形0.7mm，與575萬次疲勞後觀察到的殘餘變形值相同，表明疲勞循環次數575萬次至1200萬次期間，殘餘變形沒有發展。殘餘變形0.7mm，折合扣壓力損失為0.84KN，達到國際同類產品先進水平。
將表面具有6處折迭(折迭深度範圍在0.05～1.1mm)的60Si2CrVA彈條採用本發明的熱處理工藝處理後，按上述單件疲勞試驗條件進行500萬次疲勞試驗後未發生斷裂，對其剖樣並製成全相試樣，然後用OLYMPUS PME3金相顯微鏡在1000倍下觀察，折迭尖端並未向金屬內部發展。
組裝疲勞試驗試驗條件將兩根高度截短為120mm的60Kg/m鋼軌(短軌)置於45°傾角的加力架上，在中央施加20-140KN垂直力。試驗結果經200.26萬次疲勞後，試驗各部件(每組4件彈條)均沒有破損，軌距擴大量為1.5mm。
實施例彈條的熱處理工藝過程是這樣的將所下的條料，經加熱彎製成型並淬火，然後通過回火加熱及表面處理得產品。其熱處理工藝是用中頻輸出功率為140～185KW的中頻感應加熱淬火，加熱時間掌握在15～50秒，加熱溫度950～1150℃，淬火溫度(彈條進入淬火槽時的溫度)≥850℃，淬火冷卻介質溫度為20～80℃。彈條回火加熱溫度為490～650℃，回火加熱時間為65～80分鐘，其回火冷卻介質是發黑液，回火冷卻介質溫度≤80℃。
權利要求
1.一種60Si2CrVA鋼製彈條熱處理工藝，其特徵是用60Si2CrVA鋼製的彈條，是通過中頻感應加熱溫度為950～1150℃彎製成型並淬火，其回火加熱溫度為490～650℃。
2.按照權利要求1所述的熱處理工藝，其特徵是用中頻輸出功率為140～185KW的中頻感應加熱淬火，加熱時間掌握在15～50秒，回火加熱時間為65～80分鐘。
全文摘要
本發明屬於金屬熱處理工藝的改進。用60Si
文檔編號C21D9/02GK1090332SQ93115878
公開日1994年8月3日 申請日期1993年10月30日 優先權日1993年10月30日
發明者李成付, 肖雲福, 趙崇江, 雷曲南, 王世偉 申請人:鐵道部瀋陽橋梁工廠