本發(fā)明屬于煉鋼及鍛造工藝，涉及一種超細(xì)貝氏體轍叉鋼鍛件及其制造方法，超細(xì)貝氏體鋼利用貝氏體組織細(xì)晶強(qiáng)韌化和相變?cè)鏊苄?yīng)獲得高強(qiáng)度、高塑性和良好的韌性，是最具應(yīng)用前景的先進(jìn)高強(qiáng)度鋼。
背景技術(shù)：
1、鐵路是國(guó)家戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性、關(guān)鍵性重大基礎(chǔ)設(shè)施，轍叉是鐵路軌道結(jié)構(gòu)重要組成部件，是機(jī)車車輪從一股鐵軌轉(zhuǎn)到另一股軌道所需要的特殊設(shè)備。轍叉在機(jī)車通過(guò)時(shí)將受到巨大的車輪沖擊載荷，此時(shí)除了受到的靜載荷大大增加外，還將承受鐵軌上最大的動(dòng)載荷，而鐵軌和道岔上，動(dòng)載荷是靜載荷的2-5倍，轍叉的工作條件極為苛刻，因此，轍叉對(duì)材料的要求非常的嚴(yán)格。
2、上述系列貝氏體轍叉鋼普遍存在著壽命短的缺陷，如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)貝氏體鋼轍叉，利用貝氏體組織細(xì)晶強(qiáng)韌化和相變?cè)鏊苄?yīng)來(lái)獲得更高強(qiáng)度、更高塑性、更高壽命和良好韌性的貝氏體鋼轍叉，是更具有應(yīng)用前景的任務(wù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種超細(xì)貝氏體轍叉鋼鍛件及其制造方法，利用該工藝制成的超細(xì)貝氏體轍叉鋼鍛件，耐腐蝕性能比普通轍叉鋼更為優(yōu)異。
2、本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、一種超細(xì)貝氏體轍叉鋼鍛件，按照重量百分比包括如下化學(xué)成分：c?0.30～0.40%、si?1.40～2.00%、mn?1.40～2.00%、cr?1.10～1.50%、ni?0.20～0.40%、mo?0.30～0.50%、v≤0.20%、s≤0.010%、p≤0.020%、al0.20～0.40%、cu≤0.15%、ti＜0.01%、nb≤0.01%，其中對(duì)as、sn、pb、sb、bi含量無(wú)明確要求，余量為鐵。
4、一種超細(xì)貝氏體轍叉鋼鍛件，以下成分重量百分含量為最佳選擇：c?0.30～0.35%、si?1.40～1.60%、mn?1.70～2.00%、cr?1.10～1.30%、ni?0.20～0.30%、mo?0.30～0.40%、v?0.10～0.20%、s≤0.003%、p≤0.010%、al?0.25～0.40%、cu≤0.10%、ti＜0.01%、nb≤0.01%，as、sn、pb、sb、bi均≤0.010%，余量為鐵。
5、一種所述的超細(xì)貝氏體轍叉鋼鍛件的制造方法，所述鋼的制造方法采用電弧爐熔化廢鋼，鋼包吹氬精煉、脫氧去硫、調(diào)整成分、溫度滿足要求吊包入真空罐脫氣，模鑄成電極坯，下轉(zhuǎn)電渣重熔，熱送或退火后下轉(zhuǎn)鍛造成轍叉產(chǎn)品；具體包括如下工序：
6、步驟1）、配料：按照重量百分比爐料由50～70%優(yōu)質(zhì)鋼屑、10～30%生鐵或含鎳生鐵、10～30%返回鋼料頭，控制原材料中的五害元素as、sn、pb、sb、bi均≤0.010%；
7、步驟2）、電弧爐冶煉：按照重量百分比控制電爐出鋼[c]≥0.05%、[p]≤0.005%，出鋼溫度1640～1660℃，出鋼過(guò)程中隨鋼流加入硅鐵15.0～20.0kg/t、錳鐵合金5.0～10.0kg/t、鉻鐵合金8.0～10.0kg/t、鋁塊3.0～5.0kg/t、石灰3.0～5.0kg/t；
8、步驟3）、鋼包爐精煉：鋼包爐就位后先接通氬氣進(jìn)行攪拌、升溫精煉，調(diào)整溫度≥1550℃，根據(jù)渣量加入3～5.0kg/t石灰、1～2.0kg/t螢石，化渣后加入電石1～2.0kg/t、碳粉1.0～2.0kg/t、硅鈣粉脫氧劑2.0～3.0kg/t，渣白后調(diào)整成分，若鋁成分未進(jìn)限時(shí)可喂入鋁線調(diào)整成分，喂線時(shí)應(yīng)注意渣子必須白，喂完鋁線后用硅鈣粉1.0～3.0㎏/t分二至四批進(jìn)行脫氧并保持還原氣氛，確保成分溫度均勻；錳成分的調(diào)整應(yīng)考慮vd過(guò)程中的蒸發(fā)，整個(gè)精煉期全程吹氬，根據(jù)精煉不同階段對(duì)氬氣攪拌的要求，隨時(shí)調(diào)整流量，以保證均勻、足夠的攪拌強(qiáng)度；
9、步驟4）、真空罐除氣：溫度1640～1670℃自lf爐吊包進(jìn)入真空罐脫氣，在≤0.67mbar下保持時(shí)間≥15分鐘，vd后在線定氫、定氧，控制[h]≤1.0ppm、[o]≤5.0ppm、取玻璃管樣分析氮含量，控制[n]≤50ppm；[al]成分未進(jìn)限允許吹氬喂鋁絲進(jìn)行調(diào)整；出鋼前吹氬弱攪拌時(shí)間≥15分鐘，吊包溫度1540～1550℃。
10、步驟5）、澆鑄：排產(chǎn)前要認(rèn)真挑選鑄坯模，優(yōu)選內(nèi)壁質(zhì)量好的鑄坯模并進(jìn)行打磨清理，使用溫度≥50℃。湯道系統(tǒng)流鋼磚要加強(qiáng)干燥，使用前認(rèn)真挑選，確保澆注系統(tǒng)清潔干燥。鎮(zhèn)靜時(shí)間≥10分鐘，開(kāi)澆前采用模內(nèi)充氬和氬氣保護(hù)澆注，開(kāi)澆溫度：1530～1540℃，電極坯澆注加絕熱冒口、1～2.0kg/t無(wú)碳保護(hù)渣、0.5～1.0kg/t發(fā)熱劑，澆完補(bǔ)加1～2.0kg/t碳化稻殼確保補(bǔ)縮效果，提模后熱切冒口退火，電極坯脫模后熱送電渣或退火；退火保溫溫度按700℃控制，保溫時(shí)間根據(jù)最大截面尺寸按1.5小時(shí)/100mm計(jì)算執(zhí)行；
11、步驟6）、電渣：電極坯表面氧化皮及浮銹打磨清理，焊接后≥400℃烘烤≥4小時(shí)；結(jié)晶器使用前對(duì)內(nèi)壁浮渣清理干凈，起弧鋼板及護(hù)錠板表面采用手動(dòng)拋光機(jī)清理，加入重量110kg的預(yù)熔渣,?該預(yù)熔渣按照重量比al203：caf2=3:7配制，在≥400℃烘烤4小時(shí)后，在≥200℃保溫，隨用隨??；
12、步驟7）、渣料分2-3批次加入，每批間隔3-5分鐘，確保渣料化清；加完渣料后爐口需要蓋嚴(yán)；重熔初期電制度穩(wěn)定后功率緩慢遞降，不可過(guò)快，避免底部400mm以上范圍錠表缺陷；此產(chǎn)品重熔時(shí)嚴(yán)格控制電流波動(dòng)≤±10%；化渣前向結(jié)晶器內(nèi)下吹氬氣3-8分鐘，流量10-20nm3/h；重熔過(guò)程中氬氣下吹保護(hù)；重熔過(guò)程注意爐口密封，用軟石棉將結(jié)晶器上口蓋嚴(yán)，并將除塵抽風(fēng)口適當(dāng)遠(yuǎn)離結(jié)晶器口；重熔過(guò)程觀察總進(jìn)水溫度，內(nèi)控出水溫度35-40℃；化渣加入0.5kg鋁粉，將鋁粉與渣料均勻混合后隨渣料加入；
13、步驟8）、平均熔化率340～400kg/h，水溫控制在35-40℃；當(dāng)水溫超過(guò)要求范圍需要調(diào)節(jié)水溫時(shí)，每次調(diào)水溫不得超過(guò)2℃的變化，并在調(diào)節(jié)時(shí)和調(diào)節(jié)后4-6分鐘分別檢測(cè)并記錄水溫；模冷50～70分鐘，退火或熱送至鍛壓公司加熱鍛造；
14、步驟9）、鍛造：精鍛機(jī)第一步使用鍛圓錘頭，控制始鍛溫度850～1150℃，先將電渣錠分三道次鍛造，變形量按照φ500mm→φ420mm→φ330mm→φ250mm，精鍛至φ250中間圓坯，拉打速度1.5m/min～2.5m/min；精鍛機(jī)第二步使用矩形錘頭，將φ250中間坯先返爐至850℃加熱爐待料，快速升溫至1100～1150℃保溫1.5～2.0小時(shí)，精鍛機(jī)使用矩形錘頭精鍛至成品尺寸，最后精整兩道次，精整時(shí)倒數(shù)第二道次寬面不留量，厚度方向留3mm量精整，最后一道次不留量精整，防止鍛件面凹；在鍛造成品的過(guò)程中，需每道次控制拉打速度不低于5m/min，以避免彎曲及棱角裂紋產(chǎn)生；
15、步驟10）、退火：成品鍛造完畢先空冷至350～400℃之后依次轉(zhuǎn)入加熱爐保溫2小時(shí)，以最大功率升溫至600～650℃，保溫2小時(shí)，再以最大功率升溫至900℃±10，均溫時(shí)間≥2小時(shí)，保溫2小時(shí)，然后空冷至350～400℃并保溫5小時(shí)，以最大功率升溫至650℃±10，均溫時(shí)間≥7小時(shí)，保溫17小時(shí)，然后再空冷至350～400℃并保溫2小時(shí)，再以最大功率升溫至690℃均溫時(shí)間≥5.5小時(shí)，保溫10小時(shí)，然后以≤40℃/h降溫至400℃，之后再以≤15℃/h降溫至≤300℃出爐趁熱校直，校直后鍛件空冷至室溫可進(jìn)行交檢。
16、本發(fā)明的有益效果如下：
17、本發(fā)明在配料時(shí)選用選用優(yōu)質(zhì)鋼屑、生鐵或含鎳生鐵、返回鋼料頭，控制原材料中的as、sn、pb、sb、bi均≤0.010%，電弧爐出鋼過(guò)程中隨鋼流加入硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鋁塊及造渣材料；鋼包爐吹氬精煉、升溫、脫氧、脫硫、調(diào)整合金成分、真空脫氣、出鋼；模鑄成電極坯。電極坯電渣重熔成電渣錠鍛造成心軌、鑲塊轍叉。確保成品[h]≤0.8ppm、[o]≤15ppm，[n]≤70ppm。