轍叉用耐磨鋼回火試驗

張振忠　劉文闖　王振偉

摘要：采用對比試驗的方法，從200 ℃開始設置6種不同溫度，研究耐磨鋼的焊后合理回火溫度。結果表明，綜合耐磨鋼在微觀金相組織、表面硬度、拉伸性能、沖擊性能方面的變化情況，焊后回火溫度以350 ℃為宜。

關鍵詞：有軌電車；轍叉；耐磨鋼；鋼軌；回火

中圖分類號：TG142.72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2019）02-0042-03

轍叉是有軌電車道岔的重要組成部分，材料選用直接影響其使用壽命。耐磨鋼具有高硬度、高強度、高耐磨性的優點，以其作為轍叉材料，可減緩對轍叉輪軌的沖擊。耐磨鋼的碳當量較大，加之轍叉的結構復雜性，兩者焊接為一體后存在較大焊接應力。為保證焊接質量，焊后需要進行回火釋放應力。在此情況下，研究耐磨鋼的焊后合理回火溫度，為其焊后熱處理提供數據資料及理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

材料為NM400耐磨鋼，于材料近表面處取樣，尺寸為20 mm×65 mm×300 mm，共取樣6個。試驗用鋼板力學性能要求見表1。耐磨板按《GB/T2970-2004厚鋼板超聲波檢驗方法》檢測，鋼板質量符合I級要求。

采用特殊合金鋼鋸條鋸切料，鋸后對邊角進行打磨處理。各分項檢驗的小試樣采用線切割加工取樣。

1.2 試驗方法

從200 ℃開始分別進行6種溫度的回火試驗。將熱處理爐升溫到目標溫度（200，250，300，350，400，

450 ℃）后，將試件裝爐，溫度恢復到目標溫度開始保溫3 h，取出試件并冷卻（介質為空氣）至室溫，測試性能。

從熱處理后的試件中取樣，測試回火后試件表面硬度、常溫拉伸強度、-20 ℃KV2沖擊性能，比較熱處理前后力學性能變化，觀察沖擊試樣斷裂情況。

1.3 回火后耐磨鋼力學性能指標

拉伸性能：抗拉強度不低于1 200 MPa；斷后伸長率A≥10%。沖擊性能：-20 ℃KV2不低于母材性能的90%。布氏硬度：370～460 HB。試件金相組織中不得出現針狀馬氏體。

2 結果與分析

2.1 耐磨鋼微觀金相組織變化

在200 ℃和250 ℃的溫度下回火，耐磨鋼組織類型沒有發生變化，均為板條馬氏體和貝氏體；隨著回火溫度的升高，組織中貝氏體的含量有所提高；回火溫度升至300 ℃，開始析出粒狀碳化物，且隨著回火溫度的升高，碳化物的含量隨之升高。

2.2 耐磨鋼表面硬度變化

將試件表面加工掉1 mm后，檢測其布氏硬度，試驗條件為HBW10/3000。不同回火溫度下，試件表面硬度見表2。

由表2可知：隨回火溫度的升高和基體組織的逐步均勻化，試件表面硬度逐漸下降；當回火溫度為350 ℃時，表面硬度370 HB。考慮到耐磨鋼轍叉在線路上主要受磨損、沖擊，將硬度合格線控制在370 HB。同時，由于耐磨鋼在400 ℃時有一定的回火脆性，將降低材料韌性，因此不大于350 ℃的回火溫度較合理。

2.3 耐磨鋼拉伸性能變化

自鋼板1/4厚度處并沿鋼板軋制方向取樣，尺寸為60 mm×2 mm，拉伸數據如表3所示。不同回火溫度下拉伸強度的變化曲線見圖1。

由圖1可知，隨回火溫度上升，試件抗拉強度整體呈下降趨勢；當回火溫度為300 ℃時，抗拉強度出現小幅回升后繼續下降；回火溫度在350 ℃以下時，抗拉強度均符合試驗指標要求。

2.4 沖擊試驗數據分析

每個回火溫度取樣3個，將試件表面加工出V形缺口后進行沖擊試驗，結果取平均值。試驗數據見表4。

由表4可知：回火溫度在200 ℃～350 ℃區間時，沖擊韌性隨回火溫度上升而上升；當回火溫度達400 ℃后，沖擊韌性開始下降。此現象出現的主要原因為，回火溫度到達400℃時耐磨鋼展現出回火脆性。

3 結論

隨著回火溫度的升高，耐磨鋼的貝氏體含量提高，且在300 ℃時開始析出粒狀碳化物。之后溫度越高，碳化物的析出量也越高。隨著回火溫度的升高，耐磨鋼的表面硬度逐漸下降，而耐磨鋼抗拉強度整體上呈現下降的趨勢，并在300 ℃時小幅回升后繼續下降。當回火溫度為350 ℃時，耐磨鋼沖擊韌性值最高。綜合以上數據可知，回火溫度為350 ℃時，耐磨鋼綜合性能最好，故焊后回火溫度以350 ℃為宜。

參考文獻

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