1.本发明属于材料热处理技术领域，具体涉及一种高锰钢辙叉的水韧处理工艺。
背景技术：
2.高锰钢辙叉水韧处理是辙叉生产的重要工序，目的是为了使高锰钢中碳化物完全溶解和得到稳定的奥氏体组织。目前，辙叉内部金相组织析出碳化物多为x3级，标准要求析出碳化物不大于x3级，已经处于标准边缘。
技术实现要素：
3.为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高锰钢辙叉的水韧处理工艺。
4.本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.一种高锰钢辙叉的水韧处理工艺，包括：
6.步骤1：将高锰钢辙叉按每摞从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每两层高锰钢辙叉之间垫入厚度为25～40mm的垫铁，且每层垫铁的数量不少于3排；
7.步骤2：将码放好的高锰钢辙叉常温放入加热炉内，将加热炉升温至300～350℃，并保温2～4h，然后在≤60℃/h的升温速度下将加热炉升温至650～700℃，保温1～2h；继续在≤150℃/h的升温速度下将加热炉升温至1060～1079℃，保温1.5～3.5h；最后将加热炉升温至1080～1090℃，并保温0.5～1h；
8.步骤3：将高锰钢辙叉从加热炉内取出，并全部浸入水韧池中进行搅拌冷却后取出，从而完成高锰钢辙叉的水韧处理。
9.进一步地，步骤3中，从开启炉门到高锰钢辙叉完全入水的时间≤60s；高锰钢辙叉入水前，水韧池的水温≤40℃；高锰钢辙叉出水时，水韧池的水温≤60℃。
10.进一步地，步骤3还包括：高锰钢辙叉完全入水后，通过天车带动高锰钢辙叉在水韧池中搅动，和水韧池搅拌系统同时搅动，加速对高锰钢辙叉进行冷却。
11.进一步地，步骤3还包括：所述天车带动高锰钢辙叉在水韧池中的搅动时间≥10min，且每分钟搅动次数≥5次；所述水韧池搅拌系统的搅动时间≥30min，且搅拌速度≤450r/min。
12.本发明的有益效果：
13.1、本发明在不造成过热碳化物的前提下，尽可能提高了高锰钢辙叉的出炉温度，避免因出炉过程中温度损失造成碳化物过早析出；同时，高锰钢辙叉入水后，在水韧池搅拌系统和辙叉自行搅拌共同作用下，使高锰钢辙叉快速冷却，从而减少了碳化物的析出；
14.2、本发明工艺生产的高锰钢辙叉，其析出碳化物等级达到了x1级或更高，显著改善了高锰钢辙叉的金相组织，提高了高锰钢辙叉的质量。
具体实施方式
15.下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
16.实施例1
17.本发明实施例提供了一种普通高锰钢辙叉，例如cg60
‑
9b、50at
‑
9g、以及60
‑
9型号的高锰钢辙叉的水韧处理工艺，具体包括以下步骤：
18.步骤1：将高锰钢辙叉按每摞从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每两层高锰钢辙叉之间垫入厚度为25～40mm的垫铁，且每层垫铁的数量不少于3排。
19.高锰钢辙叉放置的时候不能悬空，每摞按从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每炉高锰钢辙叉顶部1～2层可以斜放，对于国内重载嵌入式高锰钢辙叉，必须码放在每摞的底部1～3层；每摞高锰钢辙叉整齐、牢固的码放好后，每两层高锰钢辙叉之间应垫入厚度为25～40mm的垫铁，每层垫铁的数量不得少于3排，并保证垫铁垫实，原则上垫铁位置应于窑车上的大垫铁位置相对应；对于拉筋板中间无支撑的辙叉，垫铁放置位置应避开拉筋板，且所有垫铁应横跨在下层辙叉两侧轨墙上。
20.该过程是为了所有辙叉都能够在后续水韧处理中快速冷却，从而减少碳化物的析出。
21.同时，随炉的基尔试件切割面朝下放置，并且在其下部放置垫铁，保证基尔试件四周有空隙，增加基尔试件与水的接触面积，进而加速冷却；该过程是为了使基尔试件与高锰钢辙叉的水韧处理方式一致，从而更准确的反映高锰钢辙叉的水韧效果。
22.步骤2：将码放好的高锰钢辙叉常温放入加热炉内，将加热炉升温至350℃，并保温2h，然后在≤60℃/h的升温速度下升温至650℃，并保温1h；继续在≤150℃/h的升温速度下升温至1070℃，并保温1.5h；最后将加热炉升温至1080℃，并保温1h。
23.在350℃时，高锰钢辙叉均匀受热，避免后续升温阶段高锰钢辙叉温度不均匀出现裂纹；在650℃时，消除高锰钢的内应力，避免后续处理出现裂纹；在1070℃时，使高锰钢中碳化物充分溶于奥氏体组织内，从而提高了高锰钢辙叉的屈服强度和抗拉强度；在1080℃时，避免高锰钢出炉入水前温度冷却至碳化物析出线以下，从而减少碳化物的析出，如果温度超过该范围，则会导致过热碳化物的析出。
24.步骤3：将高锰钢辙叉从加热炉内取出，并全部浸入水韧池中进行搅拌冷却后取出，其中，从开启炉门到高锰钢辙叉完全入水的时间≤60s；高锰钢辙叉入水前，水韧池水温≤40℃；高锰钢辙叉出水时，水韧池水温≤60℃。
25.进一步地，高锰钢辙叉完全入水后，通过天车带动高锰钢辙叉在水韧池中搅动，和水韧池搅拌系统同时搅动，加速对高锰钢辙叉进行冷却；其中，天车带动高锰钢辙叉在水韧池中的搅动时间≥10min，且每分钟搅动次数≥5次；水韧池搅拌系统的搅动时间≥30min，且搅拌速度≤450r/min，该水韧池搅拌系统为15kw的螺旋桨搅拌器。
26.在辙叉出炉前30min，打开水韧池搅拌系统，清理轨道，检查水韧池水温应不高于40℃，准备好水韧吊具后，方可开出吊车将高锰钢辙叉吊出。
27.如果冷却过慢，则会使碳化物重新从奥氏体组织内大量析出，影响高锰钢的性能，因此，在天车和水韧池搅拌系统的共同作用下，使高锰钢辙叉快速冷却，从而减少碳化物的析出。
28.实施例2
29.本发明实施例提供了一种韩国ks系列高锰钢辙叉的水韧处理工艺，具体包括以下步骤：
30.步骤1：将高锰钢辙叉按每摞从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每两层高锰钢辙叉之间垫入厚度为25～40mm的垫铁，且每层垫铁的数量不少于3排。
31.高锰钢辙叉放置的时候不能悬空，每摞按从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每炉高锰钢辙叉顶部1～2层可以斜放，对于国内重载嵌入式高锰钢辙叉，必须码放在每摞的底部1～3层；每摞高锰钢辙叉整齐、牢固的码放好后，每两层高锰钢辙叉之间应垫入厚度为25～40mm的垫铁，每层垫铁的数量不得少于3排，并保证垫铁垫实，原则上垫铁位置应于窑车上的大垫铁位置相对应；对于拉筋板中间无支撑的辙叉，垫铁放置位置应避开拉筋板，且所有垫铁应横跨在下层辙叉两侧轨墙上。
32.该过程是为了所有辙叉都能够在后续水韧处理中快速冷却，从而减少碳化物的析出。
33.同时，随炉的基尔试件切割面朝下放置，并且在其下部放置垫铁，保证基尔试件四周有空隙，增加基尔试件与水的接触面积，进而加速冷却；该过程是为了使基尔试件与高锰钢辙叉的水韧处理方式一致，从而更准确的反映高锰钢辙叉的水韧效果。
34.步骤2：将码放好的高锰钢辙叉常温放入加热炉内，将加热炉升温至350℃，并保温2h，然后在≤60℃/h的升温速度下升温至650℃，并保温1h；继续在≤150℃/h的升温速度下升温至1060℃，并保温2.5h；最后将加热炉升温至1085℃，并保温0.5h。
35.在350℃时，高锰钢辙叉均匀受热，避免后续升温阶段高锰钢辙叉温度不均匀出现裂纹；在650℃时，消除高锰钢的内应力，避免后续处理出现裂纹；在1060℃时，使高锰钢中碳化物充分溶于奥氏体组织内，从而提高了高锰钢辙叉的屈服强度和抗拉强度；在1085℃时，避免高锰钢出炉入水前温度冷却至碳化物析出线以下，从而减少碳化物的析出，如果温度超过该范围，则会导致过热碳化物的析出。
36.步骤3：将高锰钢辙叉从加热炉内取出，并全部浸入水韧池中进行搅拌冷却后取出，其中，从开启炉门到高锰钢辙叉完全入水的时间≤60s；高锰钢辙叉入水前，水韧池水温≤40℃；高锰钢辙叉出水时，水韧池水温≤60℃。
37.进一步地，高锰钢辙叉完全入水后，通过天车带动高锰钢辙叉在水韧池中搅动，和水韧池搅拌系统同时搅动，加速对高锰钢辙叉进行冷却；其中，天车带动高锰钢辙叉在水韧池中的搅动时间≥10min，且每分钟搅动次数≥5次；水韧池搅拌系统的搅动时间≥30min，且搅拌速度≤450r/min，该水韧池搅拌系统为15kw的螺旋桨搅拌器。
38.实施例3
39.本发明实施例提供了一种50
‑5‑
3类高锰钢辙叉的水韧处理工艺，具体包括以下步骤：
40.步骤1：将高锰钢辙叉按每摞从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每两层高锰钢辙叉之间垫入厚度为25～40mm的垫铁，且每层垫铁的数量不少于3排。
41.高锰钢辙叉放置的时候不能悬空，每摞按从下到上按长
‑
中
‑
短的顺序码放，每炉高锰钢辙叉顶部1～2层可以斜放，对于国内重载嵌入式高锰钢辙叉，必须码放在每摞的底部1～3层；每摞高锰钢辙叉整齐、牢固的码放好后，每两层高锰钢辙叉之间应垫入厚度为25
～40mm的垫铁，每层垫铁的数量不得少于3排，并保证垫铁垫实，原则上垫铁位置应于窑车上的大垫铁位置相对应；对于拉筋板中间无支撑的辙叉，垫铁放置位置应避开拉筋板，且所有垫铁应横跨在下层辙叉两侧轨墙上。
42.该过程是为了所有辙叉都能够在后续水韧处理中快速冷却，从而减少碳化物的析出。
43.同时，随炉的基尔试件切割面朝下放置，并且在其下部放置垫铁，保证基尔试件四周有空隙，增加基尔试件与水的接触面积，进而加速冷却；该过程是为了使基尔试件与高锰钢辙叉的水韧处理方式一致，从而更准确的反映高锰钢辙叉的水韧效果。
44.步骤2：将码放好的高锰钢辙叉常温放入加热炉内，将加热炉升温至300℃，并保温4h，然后在≤30℃/h的升温速度下升温至650℃，并保温2h；继续在≤150℃/h的升温速度下升温至1079℃，并保温1.5h；最后将加热炉升温至1090℃，并保温1h。
45.在300℃时，高锰钢辙叉均匀受热，避免后续升温阶段高锰钢辙叉温度不均匀出现裂纹；在650℃时，消除高锰钢的内应力，避免后续处理出现裂纹；在1079℃时，使高锰钢中碳化物充分溶于奥氏体组织内，从而提高了高锰钢辙叉的屈服强度和抗拉强度；在1090℃时，避免高锰钢出炉入水前温度冷却至碳化物析出线以下，从而减少碳化物的析出，如果温度超过该范围，则会导致过热碳化物的析出。
46.步骤3：将高锰钢辙叉从加热炉内取出，并全部浸入水韧池中进行搅拌冷却后取出，其中，从开启炉门到高锰钢辙叉完全入水的时间≤60s；高锰钢辙叉入水前，水韧池水温≤40℃；高锰钢辙叉出水时，水韧池水温≤60℃。
47.进一步地，高锰钢辙叉完全入水后，通过天车带动高锰钢辙叉在水韧池中搅动，和水韧池搅拌系统同时搅动，加速对高锰钢辙叉进行冷却；其中，天车带动高锰钢辙叉在水韧池中的搅动时间≥10min，且每分钟搅动次数≥5次；水韧池搅拌系统的搅动时间≥30min，且搅拌速度≤450r/min，该水韧池搅拌系统为15kw的螺旋桨搅拌器。
48.实施例4
49.本发明实施例提供了一种整铸翼轨高锰钢辙叉的水韧处理工艺，具体包括以下步骤：
50.步骤1：将高锰钢辙叉按每摞从下到上按长
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中
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短的顺序码放，每两层高锰钢辙叉之间垫入厚度为25～40mm的垫铁，且每层垫铁的数量不少于3排。
51.高锰钢辙叉放置的时候不能悬空，每摞按从下到上按长
‑
中
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短的顺序码放，每炉高锰钢辙叉顶部1～2层可以斜放，对于国内重载嵌入式高锰钢辙叉，必须码放在每摞的底部1～3层；每摞高锰钢辙叉整齐、牢固的码放好后，每两层高锰钢辙叉之间应垫入厚度为25～40mm的垫铁，每层垫铁的数量不得少于3排，并保证垫铁垫实，原则上垫铁位置应与窑车上的大垫铁位置相对应；对于拉筋板中间无支撑的辙叉，垫铁放置位置应避开拉筋板，且所有垫铁应横跨在下层辙叉两侧轨墙上。
52.该过程是为了所有辙叉都能够在后续水韧处理中快速冷却，从而减少碳化物的析出。
53.同时，随炉的基尔试件切割面朝下放置，并且在其下部放置垫铁，保证基尔试件四周有空隙，增加基尔试件与水的接触面积，进而加速冷却；该过程是为了使基尔试件与高锰钢辙叉的水韧处理方式一致，从而更准确的反映高锰钢辙叉的水韧效果。
54.步骤2：将码放好的高锰钢辙叉常温放入加热炉内，将加热炉升温至300℃，并保温4h，然后在≤30℃/h的升温速度下升温至650℃，并保温2h；继续在≤150℃/h的升温速度下升温至1060℃，并保温2.5h；最后将加热炉升温至1080℃，并保温0.5h。
55.在350℃时，高锰钢辙叉均匀受热，避免后续升温阶段高锰钢辙叉温度不均匀出现裂纹；在650℃时，消除高锰钢的内应力，避免后续处理出现裂纹；在1060℃时，使高锰钢中碳化物充分溶于奥氏体组织内，从而提高了高锰钢辙叉的屈服强度和抗拉强度；在1080℃时，避免高锰钢出炉入水前温度冷却至碳化物析出线以下，从而减少碳化物的析出，如果温度超过该范围，则会导致过热碳化物的析出。
56.步骤3：将高锰钢辙叉从加热炉内取出，并全部浸入水韧池中进行搅拌冷却后取出，其中，从开启炉门到高锰钢辙叉完全入水的时间≤60s；高锰钢辙叉入水前，水韧池水温≤40℃；高锰钢辙叉出水时，水韧池水温≤60℃。
57.进一步地，高锰钢辙叉完全入水后，通过天车带动高锰钢辙叉在水韧池中搅动，和水韧池搅拌系统同时搅动，加速对高锰钢辙叉进行冷却；其中，天车带动高锰钢辙叉在水韧池中的搅动时间≥10min，且每分钟搅动次数≥5次；水韧池搅拌系统的搅动时间≥30min，且搅拌速度≤450r/min，该水韧池搅拌系统为15kw的螺旋桨搅拌器。
58.实施例5
59.本发明实施例提供了一种韩国u33系列高锰钢辙叉的水韧处理工艺，具体包括以下步骤：
60.步骤1：将高锰钢辙叉按每摞从下到上按长
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中
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短的顺序码放，每两层高锰钢辙叉之间垫入厚度为25～40mm的垫铁，且每层垫铁的数量不少于3排。
61.高锰钢辙叉放置的时候不能悬空，每摞按从下到上按长
‑
中
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短的顺序码放，每炉高锰钢辙叉顶部1～2层可以斜放，对于国内重载嵌入式高锰钢辙叉，必须码放在每摞的底部1～3层；每摞高锰钢辙叉整齐、牢固的码放好后，每两层高锰钢辙叉之间应垫入厚度为25～40mm的垫铁，每层垫铁的数量不得少于3排，并保证垫铁垫实，原则上垫铁位置应与窑车上的大垫铁位置相对应；对于拉筋板中间无支撑的辙叉，垫铁放置位置应避开拉筋板，且所有垫铁应横跨在下层辙叉两侧轨墙上。
62.该过程是为了所有辙叉都能够在后续水韧处理中快速冷却，从而减少碳化物的析出。
63.同时，随炉的基尔试件切割面朝下放置，并且在其下部放置垫铁，保证基尔试件四周有空隙，增加基尔试件与水的接触面积，进而加速冷却；该过程是为了使基尔试件与高锰钢辙叉的水韧处理方式一致，从而更准确的反映高锰钢辙叉的水韧效果。
64.步骤2：将码放好的高锰钢辙叉常温放入加热炉内，将加热炉升温至350℃，并保温2h，然后在≤50℃/h的升温速度下升温至700℃，并保温1h；继续在≤70℃/h的升温速度下升温至1070℃，并保温3.5h；最后将加热炉升温至1080℃，并保温0.5h。
65.在350℃时，高锰钢辙叉均匀受热，避免后续升温阶段高锰钢辙叉温度不均匀出现裂纹；在700℃时，消除高锰钢的内应力，避免后续处理出现裂纹；在1070℃时，使高锰钢中碳化物充分溶于奥氏体组织内，从而提高了高锰钢辙叉的屈服强度和抗拉强度；在1080℃时，避免高锰钢出炉入水前温度冷却至碳化物析出线以下，从而减少碳化物的析出，如果温度超过该范围，则会导致过热碳化物的析出。
66.步骤3：将高锰钢辙叉从加热炉内取出，并全部浸入水韧池中进行搅拌冷却后取出，其中，从开启炉门到高锰钢辙叉完全入水的时间≤60s；高锰钢辙叉入水前，水韧池水温≤40℃；高锰钢辙叉出水时，水韧池水温≤60℃。
67.进一步地，高锰钢辙叉完全入水后，通过天车带动高锰钢辙叉在水韧池中搅动，和水韧池搅拌系统同时搅动，加速对高锰钢辙叉进行冷却；其中，天车带动高锰钢辙叉在水韧池中的搅动时间≥10min，且每分钟搅动次数≥5次；水韧池搅拌系统的搅动时间≥30min，且搅拌速度≤450r/min，该水韧池搅拌系统为15kw的螺旋桨搅拌器。
68.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。