30 6
302 303.3
美国技术要求
≥ 300
表 4 拉伸试验结果 (室温 )
试样编号
1 2 平均值 美国技术要求
Rm /MPa 1 030.0 1 020.0 1 025.0 ≥ 980
Rp0.2 /MPa 535.0 540.0 538.0 ≥ 510
A/% 10.0 10.0 10.0 ≥ 9.0
ResearchonthePerformancesofU77MnCrUsedforHeavy-haulRailway
LIUFeng-shou, ZHOUQing-yue, ZHANG Yin-hua, CHENZhao-yang (ChinaAcademyofRailwaySciences, Beijing100081, China;) Abstract:Researchpurposes:Theheavy-haulrailwayofforeigncountrieshassuccessfullyusedthelow-alloyrails containingCr, buttherewasnoapplicationoflow-alloyrailscontainingCrinChineseheavyhaulrailwayinthepast. TheparentmetalsandweldingofU77MnCrrailaswellastheapplicationofU77MnCrrailarestudiedinthispaper. Researchconclusions:TheparentmetalsofU77MnCrrailissuitableforbeingusedinthestraightsectionofheavyhaulrailwaybecauseofitshighpurityandgoodstrength-toughness, hasaperfectcostperformancebecauseitonly containsthecheapchromealloyof0.25% -0.40% withgoodelasticityanddoesnotcontainthetreasurevanadium alloy, hasagoodweldingperformancewithself-hardenabilityofweldingjoints, soitdoesnotneedaircoolingafter normalizingandthetoughnessoftherailtopsurfacematchesthetoughnessoftheparentmental, andhasagoodfatigue resistancethatcanprolongtheservicelifeoftherailonheavy-haulrailway. Keywords:heavy-haulrailway;U77MnCrrail;parentmetals;weldingperformance
30.2 HRC
31 HRC
1.03
26.8 HRC
0.8 9
≤ 20
30.8 HRC
26.8 HRC
HRC
30.5 HRC
1.00
26.2 HRC
0.8 6
-
299 HB
305 HB
1.02
265 HB
0.8 9
≤ 20
-
-
≥ 0.90
-
≥ 0.80
≤ 20
30
40.00
1 3.000
14.1 25
30
40.00
1 3.125
14.8 15
29
-
Pmax/Pq 1.19 1.23 1.09 1.09 1.13
K1C/(MPa· m1/2) 26 26 30 30 29 28.2
由试验结果可知 , 新钢轨的断裂韧性 K1C单个最 小值为 26 MPa· m1/2 , 平均值为 28.2 MPa· m1 /2 , 基本 满足标准要求 。
17
钢轨炉号 P052 096 69 美国技术条件 AREMA-2004
C 0.79 0.72 ～ 0.82
表 1 钢轨化学成分
Si 0.3 4 0.10 ～ 0.50
Mn 1.00 0.80 ～ 1.10
S 0.0 12 ≤ 0.020
P 0.01 4 ≤ 0.020
(单位 :%)
Cr 0.32 0.25 ～ 0.40
第2500期9年(总5月128) JOURNALO铁F RA道IL W工AY E程NG I学NE ER报INGSOCIETY NOM.a5y( Se2r.001298) 文章编号 :1006 -2106(2009)05 -0016 -05
重载铁路用 U77MnCr钢轨的试验研究
焊后热处理工艺参数 :轨头加热温度 900 ～ 950 ℃, 轨头轨底进行喷风冷却 , 喷风冷却压力 0.15 MPa, 轨 头冷却至 500 ℃以下 。 2.2 焊接接头性能
按照钢轨焊 接技术条 件 TB/T1632— 2005 的要 求 , 分别对焊接接头踏面硬 度 、纵断面 硬度 、拉伸 、冲 击 、金相组织等性能进行试验 。 2.2.1 硬度及分布
2006年 , 鞍钢和铁科院合作 , 按照美国铁路保养 协会标准钢轨技术条件 (AREMA-2004)的要求研制 试生 产 了 含 铬 低 合 金 钢 轨 U77MnCr。 2006 年 底 ,
U77MnCr钢轨在郑州局进行了试 铺 。 本文将 对含铬 低合金钢轨 U77MnCr的母材性能 、闪光焊接性能以及 上道铺设的使用性能进行介绍 。
正火加热后轨头经喷风冷却的轨顶面硬度为 母材的
103% ～ 104%, 未经轨头喷风冷却的焊接接头轨面硬 度为母材的 97% ～ 100%, 轨腰和轨底未经喷风冷却 , 其硬度基本与母材的匹配 。由此可见 , U77MnCr钢轨 正火加热后无需进行喷风处理 , 其硬度可与母材匹配 , U77MnCr钢轨具有良好的自硬化性能 。
刘丰收 周清跃 张银花 陈朝阳
(中国铁道科学研究院 , 北京 100081)
摘要 :研究目的 :含 Cr低合金钢轨在国外重载铁路 已得到了成功应用 , 而我国重载铁路在含 Cr低 合金钢轨使 用方面还是一个空白 。 本文对 U77MnCr钢轨的母材性能 、焊接性能进行试验研究 , 并跟踪研究其 在重载铁路 上铺设的使用情况 。
B/mm 2 5.0 3 2 5.0 7 2 5.0 1 2 5.0 3 2 5.0 5
表 5 -20 ℃下钢轨 断裂韧性
W/mm 40.01
Pq/kN 1 1.688
Pmax/kN Kq/(MPa· m1/2)
13.8 90
26
40.02
1 1.750
14.4 85
26
40.01
1 3.500
14.7 20
在焊轨厂以往焊轨经验的基础上, 首先焊接了 3个焊接 接头进行落锤 试验 , 结果 为 3个 3 锤不 断 。 工厂对焊接试验参数进行微调后继续焊接 , 以 5个焊
18
铁 道 工 程 学 报
2009年 5月
头为一组进行试验 , 结果一次性通过连续 25个焊接接 头的落锤试验 (落锤高度 3.1 m, 锤重 1 t, 2锤不断为 合格 )。 在 25个落锤试验中 , 24 个均 3锤不断 , 说明 含铬低合金钢轨具有相当好的落锤性能 。
表 2 成品轨氢 、氧含量 (单位 :10 -4%)
钢轨炉号
试样编号
1
P052 09 669
2 3
4 TB技术要求
350 km/h客运专线钢轨 暂 行技术条件要求
O 15.4 11.6 17.1
≤3 0.0
≤2 0.0
H 0.8 ≤ 1.5
≤ 1.5
按标准要求对钢轨轨角 、踏面金相组织进行观察 , 结果为 :钢轨轨角及踏面均为珠光体组织 , 符合相关标 准规定要求 , 如图 1所示 。
图 1 钢 轨轨角金相组织 (400倍 )
1.3 踏面硬度及拉伸性能 按照轧态钢轨技术条件和热处理钢轨技术条件的
要求进行钢轨踏面硬度 、拉伸性能试验 , 结果如表 3、 表 4所示。
表 3 钢轨踏面硬度 /HB
测点
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
平均
硬度
302
304
304
3 00
3 00
3 04
3 07
30 4
1.2 脱碳层 、夹杂物及金相组织 按照标准取样进行钢轨踏面和轨角脱碳层深度测
定 , 钢轨踏面脱碳层深度 0.19 mm, 轨角脱碳 层深度 0.19 mm, 达到了 350 km/h客运专线钢轨暂行技术条 件规定的要求 (≤0.5 mm)。
按照标准取样进行钢轨夹杂物级别测定 , 结果为 : A类 2.0, D类 1.0级 , 未见 B类和 C类级夹杂物 , 达到 了 350 km/h客运专线钢轨暂行技术条件规定的要求 (A类不超过 2.0级 , B、C、D类夹杂物不超过 1.0级 )。
按照技术条件的要求对钢轨焊接接头踏面硬度 、 纵断面硬度进行了测量 , 硬度分布情况如图 2、图 3所 示 。焊接接头踏面和纵向硬 度与母材硬度的 比较如 表 6所示 , 从表中可以看出 , 焊接接头轨头踏面的硬度 平均值与母材硬度的比值为 1.02, 达到了标准所规定 的大于 0.90的要求 ;轨头和轨底的纵向硬度平均值都 稍大于母材平均硬度值 , 轨腰的纵向硬度值也基本达
1 U77MnCr钢轨的母材性能
1.1 化学成分及氢氧含量 表 1为 U77MnCr钢轨的化学成分 , 表 2为 U77MnCr
成品钢轨的氢 、氧含量 。
收稿日期 :2009 -02 -07 作者简介 :刘丰收, 1978年出生 , 男 , 助理研究员。