用于焊接高锰钢辙叉与钢轨的不锈钢钢轨材料及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108690936A(43)申请公布日2018.10.23(21)申请号201810609654.2(22)申请日2018.06.13(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人张福成(74)专利代理机构秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙)13116代理人李合印(51)Int.Cl.C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C21D1/26(2006.01)B21C23/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页(54)发明名称用于焊接高锰钢辙叉与钢轨的不锈钢钢轨材料及制备方法(57)摘要一种用于焊接高锰钢辙叉与碳钢钢轨的不锈钢钢轨材料，它是一种低碳、低磷、低硫奥氏体+铁素体双相不锈钢，其中铁素体含量<20％，C0.05～0.15wt％、P<0.003wt％、S<0.003wt％；其制备方法主要是将钢锭加热到1250℃，保温8～10h，然后直接挤压，首先在1100～1250℃温度区间进行第一次挤压，停留3～6min，再在950～1000℃温度区间进行第二次挤压，挤压成断面为钢轨形状的短钢轨，挤压后直接水冷至室温，获得具有不完全再结晶奥氏体+铁素体组织的断面形状为钢轨形状的焊接材料，要求被焊接高锰钢辙叉磷、硫、硅含量低。本发明能够降低成本、避免焊接高锰钢辙叉出现液化裂纹、提高焊接高锰钢辙叉的质量和成品率。CN108690936ACN108690936A权利要求书1/1页1.一种用于焊接高锰钢辙叉与碳钢钢轨的不锈钢钢轨材料，其特征在于：它是一种低碳、低磷、低硫奥氏体+铁素体双相不锈钢，其中：铁素体含量<20％，C0.05～0.15wt％、P<0.003wt％、S<0.003wt％。2.根据权利要求1所述的用于焊接高锰钢辙叉与碳钢钢轨的不锈钢钢轨材料，其特征在于：焊接时，要求被焊接的高锰钢辙叉中磷、硫和硅含量低，其中：P<0.025wt％、S<0.020wt％、Si<0.30wt％，其余为常规高锰钢辙叉的化学成分。3.权利要求1的用于焊接高锰钢辙叉与碳钢钢轨的不锈钢钢轨材料的制备方法，其特征在于：焊接材料为利用热挤压工艺方法制成的横断面为钢轨形状的低碳奥氏体+铁素体双相钢钢轨，首先将低碳、低磷、低硫奥氏体+铁素体双相不锈钢钢锭在挤压前进行化学成分均匀化扩散退火，钢锭的加热速度<200℃/h，加热温度为1250℃，保温8～10h，然后直接挤压，首先在1100～1250℃温度区间进行第一次挤压，然后停留3～6min使热变形奥氏体+铁素体组织发生完全再结晶，再在950～1000℃温度区间进行第二次挤压，挤压成断面为钢轨形状的短钢轨，将挤压后的短钢轨直接水冷至室温，获得具有不完全再结晶奥氏体+铁素体组织的断面形状为钢轨形状的焊接材料。2CN108690936A说明书1/3页用于焊接高锰钢辙叉与钢轨的不锈钢钢轨材料及制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种焊接材料，特别是一种高锰钢辙叉与碳钢钢轨的焊接材料制造方法。背景技术[0002]关于高锰钢辙叉与高碳钢钢轨的焊接，在选用焊接材料和焊接工艺上都具有一定的难度。因为高碳钢轨钢在焊接过程中要求缓冷，以防止热影响区内出现马氏体和产生较大的热应力，而高锰钢在焊接过程中热影响区内极易沿奥氏体晶界析出碳化物和发生晶粒长大现象，这都会造成其性能的强烈衰减，因此，要求高锰钢焊接后尽量快冷。另外，两种材料的热胀系数相差较大，直接焊接后将在焊接接头处产生很大的内应力，它不仅降低焊接接头的强度和韧度，而且降低其疲劳寿命。因此，多年来，高锰钢辙叉与碳钢钢轨的焊接一直是困扰铁路行业和材料科学工作者的一大难题。[0003]目前，关于高锰钢辙叉和碳钢钢轨焊接技术的专利报道很多，据不完全统计，全世界已有30多个，所选取的焊接方法很多，诸如，闪光焊接方法、手工电弧焊接方法、电子束焊接方法、MIG焊接方法、TIG焊接方法、铝热焊接方法、气压焊接方法和摩擦焊接方法等等；但所选取的焊接材料比较集中，绝大多数都是选取奥氏体或者奥氏体－铁素体不锈钢作为焊接材料，个别的选取镍基合金作为焊接材料；焊接材料的类型种类也比较多，都是与所采用的焊接方法相对应的，诸如，焊丝、焊条和断面为钢轨形状的焊接材料等等。然而这些专利技术在实际生产中获得应用的只有奥地利人申请的中国专利(专利号为ZL91104903.7)、法国专利和两个中国专利(专利号为ZL00121442.X和ZL200810054919.3)等四个专利。这四个专利所使用的焊接方法都是闪光焊接方法，专利号为ZL91104903.7的专利采用的焊接材料是0Cr18Ni9Ti类奥氏体不锈钢，法国专利采用的焊接材料是CrNi系奥氏体不锈