鋼軌熱處理工藝

鋼軌熱處理工藝按其原理可分為下列三大類：

(1)QT工藝。它是把鋼軌加熱到奧氏體化溫度，然后噴吹冷卻介質(zhì)，讓鋼軌表面層急速冷卻到馬氏體相變溫度以下，然后進(jìn)行回火。其組織為回火馬氏體(也叫索氏體)，這是一種傳統(tǒng)的金屬熱處理工藝，它可以提高鋼軌硬度和強(qiáng)度，改善鋼軌抗疲勞和耐磨耗性能。但這種工藝存在如下缺陷：淬火后鋼軌彎曲度大，需要對其進(jìn)行補(bǔ)充矯直，在淬火的軌頭斷面上有時出現(xiàn)因貝氏體而引起的硬度塌落。這種淬火十回火工藝及加熱方法叉可分為以下兩種：

1)感應(yīng)加熱軌頭淬火工藝，如美國鋼鐵公司的格里廠、新日鐵的八幡、烏克蘭的亞速廠等均是采用上述工藝。通過電感應(yīng)加熱，使鋼軌加熱到A3以上50℃，然后空冷到750℃，噴吹壓縮空氣，使鋼軌冷卻到500℃左右，進(jìn)行自熱回火。這種工藝生產(chǎn)穩(wěn)定，對環(huán)境無污染，生產(chǎn)方式靈活，缺點是設(shè)備一次性投資大、能耗高。

2)整體加熱整體淬火工藝。如前蘇聯(lián)下塔吉爾、庫茲涅茨克廠、美國伯利恒的斯蒂爾頓廠都采用這種工藝。采用煤氣對鋼軌整體加熱，然后在油中或溫水中進(jìn)行整體淬火，淬火后的鋼軌要在450~500℃進(jìn)行回火。這種工藝特點是產(chǎn)量高，淬火硬度均勻，可提高全斷面鋼軌的強(qiáng)韌性。

(2)SQ工藝。它是把鋼軌加熱到奧氏體化溫度后，用淬火介質(zhì)緩慢冷卻進(jìn)行淬火，直接淬成索氏體(不進(jìn)行回火)，即細(xì)微珠光體，其力學(xué)性能、抗疲勞性能、耐磨耗性能均比由QT工藝得到的回火馬氏體要好。這種欠速淬火工藝按加熱方法也可分為三種：

1)感應(yīng)加熱欠速淬火工藝，如中國攀鋼就是先用工頻電流對鋼軌全斷面進(jìn)行預(yù)熱，再用中頻電流對軌頭加熱到奧氏體化溫度，然后噴吹壓縮空氣淬火，淬火速度1.2m/Min該工藝直接得到淬火索氏體，即細(xì)片狀珠光體。

2)焊氣加熱欠速淬火工藝。采用煤氣先將鋼軌預(yù)熱到450℃，然后快速加熱到奧氏體化溫度，噴吹壓縮空氣將鋼軌直接淬成索氏體，即細(xì)微珠光體。日本鋼管的福山廠就是采用這種工藝。

3)利用軋制余熱進(jìn)行熱處理的欠速淬火工藝。如日本的新日鐵的八幡廠、盧森堡的阿爾貝特一羅丹廠。它是充分利用鋼軌在軋制后800~900℃的高溫，直接對鋼軌在專門的冷床上進(jìn)行噴霧或壓縮空氣淬火。這是目前世界上最先進(jìn)的熱處理工藝，其最大優(yōu)點是降低成本，節(jié)能但增加了生產(chǎn)技術(shù)管理難度，也存在淬火質(zhì)量均勻性問題。

(3)形變熱處理。這種工藝目前仍處于實驗階段，但從前蘇聯(lián)庫鋼廠、日本新日鐵八幡鋼廠的實驗結(jié)果看，其效果顯著，前景可觀。其主要工藝是：把鋼坯加熱到960~1100℃，降溫到850~960℃左右進(jìn)行軋制，其終軋和預(yù)終軋均是在萬能軋機(jī)的孔型中進(jìn)行，這種萬能孔型給軌頭很大變形量，約14%~16%。在軋后用水霧進(jìn)行快速冷卻到550~600℃，然后在空氣中最終冷卻。其軌頭的金相組織是比普通熱處理還要細(xì)微的珠光體，其力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度900~980MPa，抗張強(qiáng)度1280~1330MPa，伸長率10%~11%，斷面收縮率33%~46%。但這種形變熱處理要求有高剛度的軋機(jī)、高水平的微機(jī)和先進(jìn)的檢測設(shè)備，目前其尚未被大量采用，但其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是相當(dāng)先進(jìn)的，代表著鋼軌熱處理技術(shù)的發(fā)展方向。