本發(fā)明涉及鋼軌制造，尤其涉及一種促進鋼軌完全貝氏體轉(zhuǎn)變的方法及貝氏體鋼軌。
背景技術(shù)：
1、隨著鐵路工業(yè)的迅猛發(fā)展，對鋼軌與轍叉材料的性能標(biāo)準(zhǔn)提出了更為嚴(yán)苛的要求?，F(xiàn)階段，我國廣泛應(yīng)用的各類珠光體軌道用鋼，其性能提升主要依賴于合金化與熱處理這兩種技術(shù)手段。然而，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)框架內(nèi)，僅通過這兩種方法已難以實現(xiàn)鋼軌材料強度與環(huán)境服役性能的大幅躍升。盡管軌道用高錳鋼具備卓越的抗沖擊性能，且高錳鋼轍叉與鋼軌之間的焊接難題也已攻克，但高錳鋼整鑄轍叉存在初始硬度不足的問題，加之鑄造工藝帶來的缺陷，導(dǎo)致其平均使用壽命偏低，且壽命分布的離散程度較大。鑒于此，業(yè)界迫切需要探尋并研發(fā)新型鋼種以替代現(xiàn)有材料。因此，開發(fā)適用于鋼軌及轍叉的新型鋼材，成為順應(yīng)鐵路工業(yè)發(fā)展趨勢的必然選擇。在此背景下，貝氏體鋼憑借其優(yōu)異的綜合性能，特別是在抗接觸疲勞與耐磨性方面的突出表現(xiàn)，脫穎而出，成為輪軌接觸用鋼的理想候選材料之一。
2、然而，現(xiàn)有的貝氏體鋼軌的生產(chǎn)制造工藝仍存在一些缺陷。由于貝氏體相變溫度區(qū)域介于珠光體型擴散相變和馬氏體型切變相變之間，其相變性質(zhì)及組織形態(tài)易于多樣化。貝氏體等溫轉(zhuǎn)變時間過長，而轉(zhuǎn)變不完全會影響貝氏體的綜合力學(xué)性能。為了縮短貝氏體轉(zhuǎn)變時間同時提高貝氏體的轉(zhuǎn)變量，需要增加貝氏體相變的驅(qū)動力。提高鋼軌成分中的碳含量可以提升貝氏體相變的驅(qū)動力，但高碳設(shè)計會顯著惡化鋼軌的焊接性能，且易形成粗大碳化物，導(dǎo)致鋼軌韌性下降。而低碳設(shè)計需要依賴過量合金元素（如錳、鉻等）來補充增加貝氏體相變的驅(qū)動力。然而，合金元素過量又導(dǎo)致貝氏體相變溫度窗口過寬。過寬的相變溫度窗口會使貝氏體相變過程變得復(fù)雜且難以精準(zhǔn)控制，在冷卻過程中，不同部位可能因冷卻速率差異而處于不同相變溫度區(qū)間，導(dǎo)致組織均勻性變差，局部區(qū)域可能出現(xiàn)組織異常，影響材料整體性能的穩(wěn)定性，并且在生產(chǎn)期間很難精確調(diào)控冷卻工藝參數(shù)以獲得理想的貝氏體組織，不利于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益的保障。
3、綜上所述，本領(lǐng)域亟需一種能夠促進鋼軌完全貝氏體轉(zhuǎn)變的技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種促進鋼軌完全貝氏體轉(zhuǎn)變的方法及貝氏體鋼軌。
2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種促進鋼軌完全貝氏體轉(zhuǎn)變的方法，該方法包括以下步驟：
3、生產(chǎn)包括按重量百分比計的以下組分的鑄錠：c：0.19%~0.23%，si：1.50%~1.60%，mn：2.30%~2.40%，cr：0.50%~0.55%，mo：0.14%~0.16%，v：0.08%~0.09%，n：0.006%~0.008%，al≤0.05%，余量為fe和不可避免的雜質(zhì)，其中
4、碳當(dāng)量ce低于0.43%，si與mn的重量比大于0.5；
5、將所述鑄錠進行多道次軋制；
6、將軋制后的鋼軌先以20~30℃/s的第一冷速冷卻至貝氏體相變區(qū)間溫度，再以0.08~0.12℃/s的第二冷速冷卻預(yù)定時間，最后以低于0.5℃/s的第三冷速冷卻至室溫。
7、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，si與mn的重量比介于0.62與0.68之間。
8、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，鑄錠中c重量百分比為0.21%，si重量百分比為1.55%，mn重量百分比為2.35%。
9、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，軋制溫度控制在850~950℃之間。
10、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，軋制累計壓下率控制在60%以上。
11、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，貝氏體相變區(qū)間溫度為350~480℃。
12、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第二冷速冷卻持續(xù)時間為1000~1500s。
13、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鑄錠采用真空感應(yīng)熔煉制備，熔煉后連鑄成方坯，冷卻速率控制為2~3℃/s。
14、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種貝氏體鋼軌，所述鋼軌采用根據(jù)如上任一實施例所述的方法制造而成。
15、根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述鋼軌微觀組織包括體積分?jǐn)?shù)大于98%的貝氏體和余量的薄膜狀殘余奧氏體，貝氏體為長徑比≥20：1的超細板條，板條厚度≤180nm，殘余奧氏體膜厚小于20nm，鋼軌抗拉強度≥1450mpa，斷后延伸率≥12%，-40℃沖擊功≥120j，接觸疲勞壽命≥1×107次。
16、由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明提供的促進鋼軌完全貝氏體轉(zhuǎn)變的方法及貝氏體鋼軌具有以下有益效果中的至少一項：
17、（1）通過精確控制元素配比，優(yōu)化貝氏體相變驅(qū)動力，將碳含量控制在0.19%~0.23%，同時限制碳當(dāng)量ce≤0.43%，使其提供足夠相變驅(qū)動力的情況下確保鋼軌焊接性，優(yōu)化si/mn重量比，提升奧氏體碳活度系數(shù)，使貝氏體板條界面碳濃度梯度≥1.8wt%，加速貝氏體相變動力特性；
18、（2）通過優(yōu)化各元素含量對鋼軌淬透性進行控制，通過控制淬透性因子（di≥2.5），可延緩奧氏體分解動力學(xué)，確保貝氏體在更寬的冷卻速率范圍內(nèi)形成，避免因冷速不足或成分過淬導(dǎo)致馬氏體生成，通過將mo含量控制在0.14%~0.16%、v含量控制在0.08%~0.09%，延遲珠光體形核，使珠光體轉(zhuǎn)變量趨近于零，進而改善鋼軌的強度和疲勞壽命；
19、（3）利用mo-v-n協(xié)同析出效應(yīng)，結(jié)合時效工藝細化板條，提高鋼軌韌性，強化基體并抑制析出相粗化，提高析出相分布均勻性；
20、（4）通過冷卻速率與成分耦合作用，設(shè)計與成分匹配的控制冷卻工藝，先以20~30℃/s的第一冷速冷卻至貝氏體相變區(qū)間溫度，抑制奧氏體分解，為貝氏體轉(zhuǎn)變提供更多動力，在貝氏體相變區(qū)間溫度以0.08~0.12℃/s的冷速緩慢冷卻，促進貝氏體轉(zhuǎn)變，確保此階段貝氏體轉(zhuǎn)變量≥98%，最后以≤0.5℃/s緩冷，抑制馬氏體形成并避免貝氏體板條粗化。
1.一種促進鋼軌完全貝氏體轉(zhuǎn)變的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，si與mn的重量比介于0.62與0.68之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鑄錠中c重量百分比為0.21%，si重量百分比為1.55%，mn重量百分比為2.35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，軋制溫度控制在850~950℃之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，軋制累計壓下率控制在60%以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，貝氏體相變區(qū)間溫度為350~480℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二冷速冷卻持續(xù)時間為1000~1500s。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鑄錠采用真空感應(yīng)熔煉制備，熔煉后連鑄成方坯，冷卻速率控制為2~3℃/s。
9.一種貝氏體鋼軌，其特征在于，所述鋼軌采用根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法制造而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的貝氏體鋼軌，其特征在于，所述鋼軌微觀組織包括體積分?jǐn)?shù)大于98%的貝氏體和余量的薄膜狀殘余奧氏體，貝氏體為長徑比≥20：1的超細板條，板條厚度≤180nm，殘余奧氏體膜厚小于20nm，鋼軌抗拉強度≥1450mpa，斷后延伸率≥12%，-40℃沖擊功≥120j，接觸疲勞壽命≥1×107次。