耐蚀钢轨U68CuCr连续冷却转变研究

　　钢轨腐蚀一直是铁路发展过程中面临的一个难题。武钢采用低碳、低合金钢相关生产技术，开发了低合金高强度耐蚀钢轨U68CuCr。目前普遍应用的热轧钢轨品种为U71Mn和U75V，这两种钢轨的材料及生产工艺已经很成熟。耐蚀钢轨是新研发的钢轨品种，添加了Cu、Cr、Nb等合金成分，起到提高强度和耐腐蚀的作用。2%NaCl溶液周浸试验结果表明，耐蚀钢轨U68CuCr使用寿命比U75V延长70%;成品钢轨抗拉强度不小于980MPa，断后伸长率不小于10%;组织为索氏体+少量珠光体。钢轨质量关系到列车运行安全，对钢轨的组织及性能要求必须十分严格，因此，需要制定合适的生产工艺保证钢轨质量。钢的过冷奥氏体转变曲线可较好地模拟实际生产条件，为生产工艺的选择提供参考。

　　1　试验材料与方法

　　试验用材料是由60kg/m耐蚀钢轨U68CuCr(转炉冶炼后，万能轧机轧制而成)加工而成的热模拟试样，其化学成分见表1。连续冷却转变试验在Formastor-F热模拟试验机上进行，热模拟试样尺寸为3mm×10mm，每端开1个2mm×2mm孔。

　　按照YB/T5128-1993标准要求，试样以200℃/h的速度加热到1000℃，保温10min后，以200℃/h的速度冷却到室温，记录温度-膨胀曲线，根据曲线确定临界点[1]。

　　加工好的热模拟试样在热模拟试验机上以10℃/s的速度加热到820℃，保温15min，使其奥氏体化，分别以0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0和5.0℃/s的速度冷却到室温，绘制出温度-膨胀曲线和温度-时间曲线。取经冷却后的试样中与加热电偶接触部分的横截面，加工成金相试样，经4%硝酸酒精浸蚀后，用OLYMPUS　GX71显微镜观测金相组织;试验后的试样经抛光后，利用AAV-502显微硬度计测量其维氏硬度。结合金相法及硬度法，绘制出连续冷却转变曲线。

　　2　试验结果及分析

　　2.1　临界点测定

　　从膨胀曲线上确定临界点的方法通常有两种：顶点法和切线法。顶点法是取膨胀线上最明显的拐点作为临界点，这种方法的优点在于拐点易于判断，缺点是确定的转变开始温度比实际值高，而转变结束温度又比实际值低;切线法是取膨胀曲线直线部分的延长线与曲线部分的分离点做临界点，这种方法的优点在于接近实际转变开始温度，缺点在于分离点的确定有一定随意性，误差较大。

　　根据YB/T5128-1993《钢的连续冷却转变曲线图的测定方法(膨胀法)》要求，绘制连续冷却曲线时，临界点温度AC1、AC3用0.5mm宽实线表示，并在线的左上方标出温度值[2]。

　　AC1表示钢在加热时，开始形成奥氏体的温度;AC3表示亚共析钢加热时，所有铁素体都转变为奥氏体的温度。根据温度膨胀曲线，采用顶点法，测定各临界点温度AC1=717℃，AC3=729℃。