专利名称：一种特种合金钢及制备高铁道岔整体滑床台板的方法
技术领域：
本发明涉及一种新型特种合金钢，确切地说是一种特种合金钢马氏体不锈钢及用该材料制备高铁道岔整体滑床台板的方法，属于新材料制备及应用技术领域。
背景技术：
现有技术中的高铁道岔整体滑床台板采用普通碳钢，在其表面焊一层碳化硅材料的耐磨层，厚度一般只有0.15mm左右。但由于耐磨层太薄，使用时间受到很大的限制。上述台板的结构由三个部件焊接而成。由于是两种材料焊接，焊接时容易产生焊接缺陷和裂纹，因此焊口要全部进行探伤。存在着加工工艺复杂，不易掌握，使用寿命短的缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种强度高，既耐磨且又不生锈的特种合金马氏体不锈钢及采用此材料制备的高铁道岔整体滑床台板的方法。本发明采用了加入Nb、W等强化固溶合金元素，与合金钢中的C元素产生NbC和WC等固溶体元素，改变了 C在合金基体中存在的状态，形成一个柱状NbC坚硬的质点，分布在合金基体中起到了耐磨作用。又在合金中加入Cr和Ni等合金元素，而使材料满足了强度高和不生锈的要求。本发明的目的是通过下述技术方案实现的一种特种合金钢，由下述化学成分(质量百分比，％ )组成C彡0. 10 ;Si彡1. 5 ；Mn彡1. 5 ;P彡0. 03 ；S彡0. 03 ；Cr 12. 5-15. 5 ；Ni 1-2 ；Nb 3XC 至 5XC;W 0. 05-0. 2 ；B 0. 0003-0. 0005 ；N 0.02-0. 04，余量为Fe。采用上述化学成分制造的高铁道岔整体滑床台板，机加工前还需经过如下热处理(1)进行正火处理炉中加热1080°C 士 10°C，保温2-3小时，空冷。(2)进行回火处理炉中加热580°C 士 10°C至650°C 士 10°C保温4_5小时，空冷。经过热处理后的机械性能如下抗拉强度750Mpa以上。屈服强度550Mpa以上。延伸率12_15%。硬度280-350HB。用上述特种合金马氏体不锈钢制造高铁道岔整体滑床台板是采用整体铸造一次成形的方法，该方法如下所述1、确定铸造方案。2、模具缩尺，加工余量确定，模具数量，抜模斜度确定。3、蜡型制作确定注射蜡型时间10-40S，温度40-50°C，压力0. 5_0. 6Mpa，蜡型尺寸检验，如有变形要进行校正。4、组焊确定组焊工艺流程，焊接要牢固，整齐。
5、造型方法采用复合型壳精密铸造方法过程如下(1)粘壳检验水玻璃模数，沙子，粉子粒度，涂料粘度。挂壳厚度要均勻。挂壳要按制壳工艺流程操作。(2)水煮脱蜡脱蜡温度90_98°C，要求浇口无粘砂，风干时间10_12小时。6、熔炼工艺流程熔炼过程是在中频炉中熔炼。(1)化学成份控制光谱检验C、Si、Mn、S、P等11种元素，原始记录存档。(2)原材料控制方法购合金料带化验单，原材料使用前要化验炉料的化学成份， 按工艺单给定的配料单进行配料。C3)出炉温度1620-1600°C。7、浇铸过程如下(1)浇铸温度1580-1600°C。(2)型壳浇注完要放覆盖剂。(3)烧壳温度800-850°C。(4)浇铸数量做记录。(5)试棒浇铸数量做记录。8、毛坯件尺寸检验变形成度检查，是否用校正，用样板测量非加工部位。9、机加工工艺过程(1)滑床台板的加工按图纸要求。(2)机床精度检测。(3)检测滑床台板的尺寸精度。(4)检测尺寸表格填写。本发明的特点在于(1)本发明不但在材料上解决了适合于高铁道岔整铸滑床台板也发明了具有高强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性不生锈、在使用中免涂油。(2)采用了热处理调质处理方法取代了以前表面高频淬火提高硬度的办法，本体硬度可达280-350HB。(3)复合型壳精密铸造工艺解决了水玻璃型壳易出现的变形量大、光洁度差等问题。成功的达到了高铁道岔整铸滑床台板的尺寸要求和精度要求。(4)整体滑床台板可以取代传统分体焊接的滑床台板。本发明中将该材料应用于高铁道岔整体滑床台板上整体铸造一次成形，成功地取代了分体焊接的滑床台板。此滑床台板可直接进行橡胶硫化后就可以直接使用了。同时也解决了由于二次加工关联尺寸的精度问题和焊接变形问题。(5)通过以上整体滑床台板和焊接滑床台板的比较和对特种合金钢整体滑床台板的试验和测试证明了特种合金钢整体滑床台板是可行的能满足于高速铁路运输的要求，可以代替焊接滑床台板。(6)由于整体滑床台板的结构简单，整体性强，变形量小容易控制，机加工工序少， 生产周期短，只要保证弹夹扣压尺寸和台板对承轨槽相对位置尺寸即可。因此可以满足流水线生产的必备条件，非常适合大批量生产。
图1是本发明的主视图。图2是图1的A-A向剖视3是本发明的制备方法工艺框图。
具体实施例方式本发明是否能达到实际要求的机械性能，最关键的是热处理也叫调质处理，下面就以3种实例说明同样材料不同热处理温度得出的3种机械性能。实施例1特种合金钢，由下述化学成分(质量百分比，％ )组成C 0. 096 ；Si 0. 624 ；Mn 0. 611 ；P 0. 026 ；S 0. 007 ；Cr 13. 05 ；Ni 1. 87 ；Nb 0. 21 ；W 0. 093 ；B 0. 00023 ；N 0. 021，余
量为Fe。将附合上述化学成分的铸件、试棒放入箱式电炉进行热处理(1)正火处理炉中加热1080°C 士 10°C，保温2-3小时，空冷后再将试棒放入井式电炉中进行回火热处理；(2)回火处理炉中加热580°C 士 10°C保温4_5小时，空冷。机械性能如下；抗拉强度96 IMpa以上屈服强度620Mpa以上延伸率12. 511. 813(作3个试棒)硬度343HB(3)结论性能基本合格，硬度偏硬加工困难。实例2特种合金钢，由下述化学成分(质量百分比，％ )组成C 0. 081 ；Si 0. 82 ；Mn 0. 75 ；P 0. 022 ；S 0. 008 ；Cr 12. 75 ；Ni 1. 85 ；Nb 0. 22 ；W 0. 11 ；B 0. 0004 ；N 0. 02，余量为 Fe。将附合上述化学成分的铸件和试棒放入箱式电炉进行热处理(1)正火处理炉中加热1080°C 士 10°C，保温2-3小时，空冷后再将试棒放入井式电炉进行回火热处理；(2)回火处理炉中加热620°C 士 10°C保温4_5小时，空冷。机械性能如下；抗拉强度870Mpa以上屈服强度590Mpa以上延伸率1313. 213. 9(作3个试棒)硬度283HB(3)结论性能合格。实例3特种合金钢，由下述化学成分(质量百分比，％ )组成CO. 070 ;Si 0. 86 ;Mn
60. 91 ；P 0. 018 ；S 0. 006 ；Cr 12. 75 ；Ni2. 1 ；Nb 0. 25 ；W 0. 089 ；B 0. 0003 ；N 0.03，余量为Fe。将附合上述化学成分的铸件试棒放入箱式电炉进行热处理(1)正火处理炉中(电炉)加热1080°C 士 10°C，保温2-3小时，空冷后再将试棒放入井式电炉进行热处理；(2)淬火处理炉中加热650°C 士 10°C保温4_5小时，淬入油中冷却到室温。(3)回火处理炉中加热280°C 士 10°C保温4-5小时，空冷。机械性能如下；抗拉强度840Mpa以上屈服强度560Mpa以上延伸率14 14. 2 13. 1(作3个试棒)硬度276HB(4)结论性能合格。采用实施例1-3所述的特种合金钢制备高铁道岔整体滑床台板是采用整体铸造一次成形的方法。该方法是通过下述工艺步骤实现的(参照图3)。1、铸造方案确定，制造要领确定，管理项目确定。2、模具缩尺，加工余量确定，模具数量，抜模斜度确定。3、蜡型制作确定注射蜡型时间10-40S，温度40_50°C .压力0. 5-0. 6Mpa，蜡型尺
寸检验。4、组焊确定组焊工艺流程，焊接要牢固，整齐。5、造型方法采用复合型壳精密铸造方法，过程如下(1)粘壳检验水玻璃模数，沙子，粉子粒度，涂料粘度。挂壳厚度均勻.挂壳，按制壳工艺流程操作。(2)水煮脱蜡.脱蜡温度90_98°C，要求浇口无粘砂，风干时间10_12小时。6、熔炼工艺流程熔炼过程是用中频炉熔炼。(1)化学成份控制光谱检验C、Si、Mn、S、P等11种元素，原始记录存档。(2)原材料控制方法购合金料带化验单，原材料使用前要化验炉料的化学成份， 按工艺单给定的配料单进行配料。(3)出炉温度1620-1600°C。(4)登记炉次号。7、浇铸过程如下(1)浇铸温度1580-1600°C。(2)型壳浇注完要放覆盖剂。(3)烧壳温度 8OO-85O 0C。(4)浇铸数量做记录。(5)试棒浇铸数量。做记录8、毛坯件尺寸检验变形成度检查，是否用校正，用样板量非加工部位。9、机加工工艺过程
(1)滑床台板的加工按图纸要求(2)机床精度检测。(3)检测滑床台板的尺寸精度。(4)检测尺寸表格填写。整体滑床板按下面要求加工(1)滑床台上平面长352-0. 5，宽140加工，磨光；0)770-3X180底板底面及四周全部加工；(3)铁座和滑床台之间162+1处斜面(1 40)加工；(4)留有90宽工艺孔处2个内台尺寸分别为(大)48. 6士0.2，(小)51. 8士0.2加工；(5)滑床台长沘8. 5士0. 5开口宽40处加工；(6)2个￠78 土 1的孔按表中尺寸加工；(7)其余一律不加工。铸造工艺采用精密铸造方法，复合型壳工艺。使用中频电炉熔化钢水。整铸滑床台板的尺寸较大720mm长，180mm宽，滑床台和底板连接的中间空腔尺寸要求严格，又不能加工，铸件要求不允许有任何变形，不光滑等问题出现。因此本专利采用了一种透气性好又耐高温的填充材料(耐高温的耐火土和水玻璃)，填充在空腔内。解决了非加工重点尺寸变形等问题。采用了复合型壳工艺方法，不但解决了铸件的表面光洁度。也有效的提高了铸件的尺寸精度。上述制备的整体滑床台板的结构参照附图1和2。整体滑床台板，由7部份组成。 底板7上制有固定孔1和2，它还留有工艺孔5。所述底板7上设有滑床台4，滑床台4是重要部份上设有工作面6。所述底板7上同时还固装铁座3。使用时，滑床台4上安装铁轨来回滑动，也就是说道岔将被搬动。
权利要求
1.一种特种合金钢，其特征在于它由下述化学成分(质量百分比，％)组成c<0. 10 ； Si 彡 1. 5 ；Mn 彡 1. 5 ;P 彡 0. 03 ；S 彡 0. 03 ；Cr 12. 5-15. 5 ；Ni 1-2 ；Nb 3XC 至 5XC0. 05-0. 2 ；B 0. 0003-0. 0005 ；N 0. 02-0. 04，余量为 Fe。
2.采用如权利要求1所述的特种合金钢制备高铁道岔整体滑床台板的方法，其特征在于该方法采用整体铸造一次成形，具体步骤a、确定铸造方案；b、模具加工；c、蜡型制作确定注射蜡型时间10-40S，温度40-50°C，压力0.5-0. 6Mpa，蜡型尺寸检验；d、组焊确定组焊工艺流程，焊接要牢固，整齐；e、造型方法采用复合型壳精密铸造方法，过程如下(1)粘壳检验水玻璃模数，沙子，粉子粒度，涂料粘度。挂壳厚度要均勻，挂壳，按制壳工艺流程操作；(2)水煮脱蜡脱蜡温度90-98°C，要求浇口无粘砂，风干时间10-12小时；f、熔炼工艺流程熔炼过程是用中频电炉熔炼；(1)化学成份控制光谱检验C、Si、Mn、S、P等11种元素，原始记录存档；(2)原材料控制方法购合金料带化验单，原材料使用前要化验炉料的化学成份，按工艺单给定的配料单进行配料；(3)出炉温度:1620-1600°C；g、浇铸过程如下(1)浇铸温度:1580-1600°C；(2)型壳浇注完要放覆盖剂；(3)烧壳温度800-850°C ；(4)浇铸数量做记录；(5)试棒浇铸数量，做记录；h、毛坯件尺寸检验变形成度检查，是否用校正，用样板测量非加工部位； j、机加工工艺过程(1)滑床台板的加工按图纸要求；(2)机床精度检测；(3)检测滑床台板的尺寸精度；(4)检测尺寸表格填写。
3.如权利要求2所述的特种合金钢制造高铁道岔整体滑床台板的方法，其特征在于 采用上述化学成分制造的高铁道岔，机加工前还需经过如下热处理(1)进行正火处理炉中加热1080°C士 10°C，保温2-3小时，空冷；(2)进行回火处理炉中加热580°C士 10°C或650°C 士 10°C保温4_5小时，空冷。
4.如权利要求1所述的特种合金钢，其特征在于它由下述化学成分(质量百分比，％ )组成C 0. 096 ；Si 0. 624 ；Mn 0. 611 ；P 0. 026 ；S 0. 007 ；Cr 13. 05 ；Ni 1. 87 ；Nb 0.21 ；W 0. 093 ；B 0. 00023 ；N 0. 021，余量为Fe，将附合上述化学成分的铸件和试棒放入箱式电炉进行热处理(1)正火处理炉中加热1080°C士 10°C，保温2-3小时，空冷后再将试棒放入井式电炉进行热处理；(2)回火处理炉中加热580°C士 10°C保温4-5小时，空冷。
5.如权利要求1所述的特种合金钢，其特征在于它由下述化学成分(质量百分比，％)组成C 0. 081 ；Si 0. 82 ；Mn 0. 75 ；P 0. 022 ；S 0. 008 ；Cr 12. 75 ；Ni 1. 85 ；Nb 0. 22 ；W 0. 11 ；B 0. 0004 ；N 0. 02，余量为Fe，将附合上述化学成分的铸件和试棒放入箱式电炉进行热处理(1)正火处理炉中加热1080°C士 10°C，保温2-3小时，空冷后再将铸件和试棒放入井式电炉进行热处理；(2)回火处理，炉中加热620°C士 10°C保温4-5小时，空冷。
6.如权利要求1所述的特种合金钢，其特征在于它由下述化学成分(质量百分比，% )组成:C0. 070 ；Si 0. 86 ；Mn 0. 91 ；P 0. 018 ；S 0. 006 ；Cr 12. 75 ；Ni 2. 1 ；Nb 0. 25 ； W 0. 089 ；B 0. 0003 ；N 0. 03，余量为 Fe ；将附合上述化学成分的铸件和试棒放入箱式电炉进行热处理(1)正火处理炉中(电炉)加热1080°C士 10°C，保温2-3小时，空冷后再将铸件和试棒放入井式电炉进行热处理；(2)淬火处理炉中加热650°C士 10°C保温4-5小时，淬入油中冷却到室温。(3)回火处理炉中加热280°C士 10°C保温4-5小时，空冷。
7.如权利要求2所述的特种合金钢制造高铁道岔整体滑床台板的方法，其特征在于 采用该方法所制备的整体滑床台板，其结构是由7部份组成，底板(7)上制有固定孔(1)和 O)，它还留有工艺孔(5)，所述底板(7)上设有滑床台G)，滑床台(4)上设有工作面(6)， 所述底板(7)上同时还固装铁座(3)。
全文摘要
本发明涉及一种新型特种合金钢，确切地说是一种特种合金马氏体不锈钢及用该材料制造高铁道岔整体滑床台板的方法，属于新材料制备及应用技术领域。上述特种合金钢是由下述化学成分(质量百分比，％)组成C≤0.10；S i≤1.5；Mn≤1.5；P≤0.03；S≤0.03；Cr 12.5-15.5；Ni 1-2；Nb 3×C至5×C；W 0.05-0.2；B 0.0003-0.0005；N 0.02-0.04，余量为Fe。上述方法采用整体铸造一次成形。本发明弥补了现有技术采用普通碳钢易磨损及结构为三个部件焊接而成所带来的加工工艺复杂，使用寿命短的缺陷。本发明成功地取代了分体焊接的滑床台板，具有强度高、耐磨性良好，耐腐蚀不生锈，不变形及生产周期短的特点。可以满足流水线生产的必备条件，非常适合大批量生产。
文档编号E01B7/14GK102453842SQ201010509350
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者张佳秋, 张俊英, 张淼, 蒲玉宾 申请人:张佳秋