搗固車(chē)用1469低合金耐磨鋼板的研制

翟仕樂(lè)，　智小慧，　王海花

(1.中國(guó)神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司肅寧工務(wù)機(jī)械段，河北 肅寧 062350；2.石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

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搗固車(chē)用1469低合金耐磨鋼板的研制

翟仕樂(lè)1，智小慧2，王?；?

(1.中國(guó)神華軌道機(jī)械化維護(hù)分公司肅寧工務(wù)機(jī)械段，河北 肅寧 062350；2.石家莊鐵道大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北 石家莊 050043)

摘要：研究了一種低合金耐磨鑄鋼的熱處理工藝，并介紹了用其生產(chǎn)研制搗固車(chē)用1469耐磨板的過(guò)程。對(duì)奧氏體化溫度分別為820 ℃、850 ℃、880 ℃和910 ℃時(shí)對(duì)材料硬度和沖擊韌性的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和分析，850 ℃淬火+250 ℃回火處理后，材料獲得較好的硬度和沖擊韌性。使用該耐磨鑄鋼生產(chǎn)的1469耐磨板的使用壽命提高約44%，具有明顯的效果。

關(guān)鍵詞：耐磨鑄鋼；耐磨板；熱處理；鑄造工藝

1 研制耐磨鋼板的意義

隨著我國(guó)鐵路的快速發(fā)展，高速、重載和舒適化行車(chē)要求日漸嚴(yán)格，線路驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)逐步提高；同時(shí)近年來(lái)各種新建鐵路、客運(yùn)專線和改、擴(kuò)建線路的大量竣工，大大增加了我國(guó)鐵路的運(yùn)營(yíng)里程，以往老舊的維修手段面對(duì)新的形勢(shì)已略顯乏力，大型養(yǎng)路機(jī)械在鐵路養(yǎng)護(hù)上的應(yīng)用越來(lái)越多。

搗固車(chē)(見(jiàn)圖1)用在鐵道線路新線建設(shè)、舊線大修清篩和既有線維修作業(yè)中[1]，能對(duì)軌道進(jìn)行起道抄平、撥道、石砟搗固及道肩石砟的夯實(shí)作業(yè)。作業(yè)后可使軌道各方面都達(dá)到線路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或線路維修規(guī)則的要求，提高道砟的密實(shí)度，增強(qiáng)軌道的穩(wěn)定性，保證列車(chē)安全運(yùn)行[2]。

圖1 搗固車(chē)

搗固車(chē)主要靠扒鏈帶動(dòng)扒齒把道床上的石渣通過(guò)輸送帶運(yùn)送到道碴清篩機(jī)進(jìn)行清篩(圖2)。圖2所示的耐磨板(1469耐磨板)位于把道砟從道床上送入輸送帶的部位，受到石渣的劇烈磨損和沖擊，材質(zhì)為65Mn時(shí)的使用壽命只有8 km左右，因此迫切需要研究新的材料，提高1469耐磨板的使用壽命。

圖2 搗固車(chē)扒渣部件

本文以現(xiàn)有耐磨材料研究為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出一種新的低合金耐磨鑄鋼，并研究其鑄造工藝，進(jìn)一步提高1469耐磨板的使用壽命。

2 試驗(yàn)材料和方法

試驗(yàn)鋼為中碳低合金耐磨鑄鋼，通過(guò)查閱文獻(xiàn)[3-10]，并在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定試驗(yàn)鋼的主要化學(xué)成分為：0.30%～0.50%C，0.5%～1.1%Si，1.0%～2.2%Mn，1.0%～1.9%Cr，0.20%～0.50%Mo，0.15%～0.40%Ni。所用試樣在100 kg中頻感應(yīng)電爐上熔煉，砂型鑄造出Y型試塊。在高溫箱式熱處理爐上進(jìn)行加熱，采用4種熱處理工藝：820 ℃×2 h油淬+250 ℃×2 h(試樣1)，850 ℃×2 h油淬+250 ℃×2 h(試樣2)，880 ℃×2 h油淬+250 ℃×2 h(試樣3)，910 ℃×2 h油淬+250 ℃×2 h(試樣4)，沖擊試樣(10 mm×10 mm×55 mm的DVM缺口)、顯微組織試樣和硬度試樣均從Y型楔型試塊上截取制作。采用GX51型OLYMPUS光學(xué)金相顯微鏡進(jìn)行顯微組織的觀察和分析；沖擊試驗(yàn)在擺錘式試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，沖擊韌性為3次沖擊試樣的平均值；材料的硬度在HD-1875布洛維式硬度計(jì)上測(cè)試，硬度值為5點(diǎn)平均值。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

圖3和圖4分別是1～4號(hào)試樣的低倍金相組織和高倍金相組織。圖5 是熱處理溫度對(duì)力學(xué)性能影響的折線圖。從圖3可以看出：隨著加熱溫度的升高白亮色網(wǎng)狀區(qū)域(晶界或鐵素體)在減少。圖5可以看出：隨著淬火溫度的提高，試驗(yàn)鋼的沖擊韌性和硬度均先提高而后下降；在850 ℃油淬時(shí)，試驗(yàn)鋼的沖擊韌性和硬度均達(dá)到最大值。

圖3 四種試樣的低倍金相組織

圖4 四種試樣高倍金相組織

從圖4可以看出：1號(hào)試樣含有較多的鐵素體和層狀珠光體，另外還含有一定量的馬氏體；2號(hào)試樣有大量的絮狀的貝氏體和板條狀馬氏體，鐵素體的含量比1號(hào)試樣要少，另外還有少量層疊分布的珠光體，和沿晶界分布的托氏體；3號(hào)試樣中板條狀馬氏體含量比較高，鐵素體組織有所減少，含有少量貝氏體。由于主要含有的是回火馬氏體組織，這就導(dǎo)致了3號(hào)試樣硬度較高，而韌性相對(duì)下降；由于4號(hào)試樣的熱處理溫度較高，比較明顯的組織是層狀珠光體和少量馬氏體。通過(guò)以上的金相組織圖片我們可以看出，隨著加熱溫度的升高，奧氏體晶粒長(zhǎng)大并且粗化，導(dǎo)致了鋼硬度先增加后急劇下降。

圖5 溫度對(duì)力學(xué)性能影響折線圖

820 ℃油淬時(shí)，奧氏體化不完全，存在較多的鐵素體，表現(xiàn)在力學(xué)性能上即為韌性較高及硬度較差。試驗(yàn)鋼硬度在850～880 ℃之間淬火時(shí)硬度變化不大(圖5)，說(shuō)明試驗(yàn)鋼在較低的奧氏體化溫度范圍內(nèi)具有較寬的淬火溫度范圍。但隨著溫度的進(jìn)一步升高，試驗(yàn)鋼的硬度呈現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)。這是由于隨著加熱溫度的升高，奧氏體晶粒長(zhǎng)大并粗化，降低了鋼的硬度和強(qiáng)度。而試驗(yàn)鋼的沖擊韌度在820～900 ℃的淬火溫度變化中先增加，并在850 ℃時(shí)取得最大值，當(dāng)繼續(xù)升溫高于850 ℃時(shí)，沖擊韌性下降，因此試驗(yàn)鋼在850 ℃淬火加250 ℃回火時(shí)，可獲得硬度和沖擊的最佳配合。

4 耐磨板的生產(chǎn)與試用

1469耐磨板的厚度為15 mm，最大長(zhǎng)度為1 010 mm，毛重約25 kg。實(shí)驗(yàn)件的生產(chǎn)采用消失模鑄造的方法生產(chǎn)，圖6為耐磨板鑄造工藝的三維實(shí)體圖。在耐磨板的底部放置一個(gè)側(cè)澆口，直澆道放在側(cè)面，并在頂部放置一個(gè)冒口。該工藝既保證了合金液的充型，又利于排氣和補(bǔ)縮。用該工藝生產(chǎn)的1469耐磨板無(wú)冷隔、氣孔和縮孔等缺陷，熱處理工藝為850 ℃油淬加250 ℃回火。其生產(chǎn)工藝流程為：鑄造工藝設(shè)計(jì)→消失模制作→刷涂料→埋箱→澆注→清理→熱處理→矯直→檢驗(yàn)→刷漆等。

圖7是該耐磨板在搗固機(jī)上試用后的照片。該耐磨板的使用壽命為11.5 km，較已有的65Mn材質(zhì)的耐磨板(平均使用壽命為8 km)，可以提高其使用壽命約44%，具有明顯的效果。

圖6 耐磨板鑄造工藝的三維模型

圖7 磨損后的耐磨板與未使用耐磨板的比較

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)使用得出以下結(jié)論：對(duì)奧氏體化溫度分別為820 ℃、850 ℃、880 ℃和910 ℃時(shí)對(duì)材料硬度和沖擊韌性的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和分析，850

℃淬火+250 ℃回火處理后，材料獲得較好的硬度和沖擊韌性；使用該耐磨鑄鋼生產(chǎn)的1469耐磨板的使用壽命提高約44%，具有明顯的效果。

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收稿日期：2016-04-28

作者簡(jiǎn)介：翟仕樂(lè)(1976—)，男，工程師，主要從事鐵路養(yǎng)護(hù)機(jī)械的維修和管理工作mkmk69@126.com

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.04.003

中圖分類號(hào)：U216.631

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-3953(2016)04-0011-03

On the Development of the 1469-Type Low-Alloy Wear-Resistant Steel Plate for the Tamping Wagon

Zhai Shile1，Zhi Xiaohui2，Wang Haihua2

(1.Su′ning Railway Service and Mechanical Section of the Mechanical Track-Maintenance Branch of the Shenhua Group, Su′ning 062350,China;2.College of Mechanical Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,China)

Abstract:A new heat-treatment process for a low-alloy wear-resistant steel is developed in the paper, with the development of the 1469-type wear-resistant plate for the tamping wagon introduced. The effects on the hardness, impact toughness and microstructure of the samples quenched at 820 ℃, 850 ℃,880 ℃ and 910 ℃ are tested and analyzed,and the samples heat-treated at 850 ℃ quenching and tempered at 250 ℃ show higher hardness and impact toughness.The service life of the 1469-type wear-resistant plate made of the new wear-resistant steel is lengthened by about 44%,with outstanding effect achieved.

Key words:wear-resistant cast steel；wear-resistant plate；heat treatment；casting process