低温条件下合金钢组合辙叉的焊补试验及性能分析.pdf

第39卷第9期
铁道技术监督
质量管理
Vol 39
No 9
RAILWAY OUALITY CONTROL
OUALITY MANAGEMENT
低温条件下合金钢组合辙叉的焊补试验及性能分析
肖城
(北京铁路局天津工务段,天津300010)
摘要:介绍在低温条件下,采用JD-937和JD-960焊条,对合金钢组合辙叉贝氏体心轨和U75V翼轨
的焊补情况。按照焊补工艺,采用现场低温焊补的方法,通过对焊缝区域、热影响区、熔合线的硬度与显微
组织分析,确定焊补方式的可靠性,为实际生产中的焊补工作提供依据。
关键词:合金钢;组合辙叉;低温;焊补;性能;
中图分类号:U216.425文献标识码:B文章编号:1006-9178(2011)09-0026-04
0引言
抗裂、抗冲击和极高的耐磨性能,硬度与心轨匹
配,为30-45HRC。
合金钢组合辙叉是由高强度耐磨损的奥氏体
(4)焊补工艺简单,施焊时若每根焊条1次焊
贝氏体钢制造的心轨,以及U75V钢轨制造的翼轨完,焊后不需要浇水冷却,打磨平顺即可。
等装配组合而成。心轨的碳含量较低,约为
(5)可以充分利用现有的直流焊机、打磨设备
0.35%。翼轨的碳含量较高,达0.71%-0.80%,焊以及便携式磁粉探伤仪等设备。
接性较差。研究与应用表明,在常温下运用JD
JD-937焊条的化学成分和机械性能见表1。
937和JD-960焊条对合金钢组合辙叉的焊补效果
表1JD-937焊条化学成分和机械性能
良好。由于我国铁路分布广,西部和北部地区冬季
化学成分/%
温度较低(-15℃以下),影响了合金钢组合辙叉
Si
S
P
焊补性能。因此,研究合金钢组合辙又在低温条件
≤0.25≤4.00≤3.00≤5.00≤0.030≤0.030
下的焊修技术有着重要意义。
机械性能
抗拉强度/MPa
冲击吸收能量∫
硬度/HRC
1JD-937和JD-960焊条介绍
980
≥47
30~45
JD-937和JD-960系列焊条均属于贝氏体焊1.2JD-960翼轨焊条的主要性能和特点
条,其中,JD-937焊条是专门用于合金钢组合辙
(1)焊条采用低氢渣系的药皮与Si-Mn-V合
又贝氏体钢心轨焊补的焊条,JD-960是专门用于金系列完美结合,能够得到高质量焊缝。焊层金属
合金钢组合撤叉U7SV钢翼轨焊补的焊条。这2种力学性能与U75V(PD)钢轨相匹配。
焊条各具特点,其共同点是不含锰毒,烟尘散发量
(2)焊条具有较好的抗裂性能,是国内唯一针
少,可大大降低环境污染,改善作业环境
对U75V(PD)全长溶火钢轨的专用焊条。
1.1JD-937心轨焊条的主要性能和特点
(3)焊条工艺性能优异,施焊时电弧稳定、柔
(1)焊条是低氢钠型药皮的堆焊焊条,具有优异和、飞溅少,焊缝成型美观,容易脱渣。
的焊接工艺性能,电弧挺度好,不易产生磁偏吹,焊
JD-960焊条的化学成分和机械性能见表2。
缝成型细洁美观,飞溅少,自动脱渣,电弧稳定。
表2JD-960化学成分和机械性能
(2)焊条堆焊层金属与撤又心轨金相组织完美
化学成分/%
结合,具有贝氏体金相组织。
C
(3)熔敷金属塑性和韧性好,具有稳定可靠的
≤0.20≤3.00≤3.00≤5.00≤0.035≤0.035≤1.50
机械性能
收稿日期:2011-04-25
抗拉强度/MPa
冲击吸收能量
硬度川HRC
作者简介:肖城,工程师
≥980
47
28-~40
?26
2011年9月(总第299期)
铁道技术监督
第39卷第9期
在心轨或翼轨焊补完成后,目测堆焊层,要求
2焊补试验
堆焊层高出轨面2~4mm,且没有咬边现象和其他
2.1试验环境温度
焊接缺陷。之后,切割掉焊道两端10mm的部分,
试验环境温度为-15~-18℃。
其余部分用作制备金相试样。
2.2试验设备
(1)ZX7-315电焊机1台,焊接电流为150A、3显微组织与硬度分析
采用直流反接。
3.1贝氏体钢心轨
(2)JSD-YR400辙又焊补专用预热器1台。
心轨的堆焊接头宏观形貌如图1所示,上面为
(3)测温仪UT301B1个,测量范围为-50~堆焊层,中间为热影响区,下面为母材组织。
450℃。
(4)磁粉探伤仪1台。
(5)直径150mm角磨机1套。
(6)15kg液化气1瓶。
(7)锯轨机1台。
2.3试验材料
2.3.1试验母材
焊接试验母材为因伤下道的合金钢组合撤又1
组,60kgmU75V淬火钢轨1根,长度为6m。
图1堆焊接头宏观形貌(1
2.3.1.1心轨钢的特性
堆焊接头组织如图2所示,左侧浅色区域为堆
心轨钢以Si-Mn合金元素为主,以Cr-Mo-Ni焊缝,中间为熔合区,右侧为热影响区。
合金元素为辅,并辅以稀土合金、V、,经变质
处理,是一种新型贝氏体(奥氏体)耐磨钢,是低
合金高性能新一代耐磨材料。
心轨钢的化学成分包括:C,0.35%;Si
2.5%;Mn,3.5%;Cr,1.5%;S和P,0.030%。
心轨钢的机械性能是:抗拉强度≥1200MPa,
屈服强度≥980MPa,延伸率为12%~-15%,断面
收缩率为38%-62%,冲击值为80-113J/em2(常
温)
2.3.12翼轨(U75V)钢的特性
图2堆焊接头组织(100x)
翼轨(U75V)钢的化学成分包括:C,070%
熔合区金相组织如图3所示,焊缝区金相组织
0.78%;Si,0.50%~-0.70%;Mn,0.70%~1.05%;
如图4所示,这2个区域的组织均为粒状贝氏体+
V≤5.0;S和P,0.035%。
无碳贝氏体
翼轨(U75V)钢的机械性能是:抗拉强度
980MPa,延伸率≥8%。
2.3.2焊条
JD-937和JD-960焊条的直径均为4.0
mmo
2.4焊接工艺
心轨和翼轨的焊补均采用手工电弧焊,平焊焊
接2。焊补心轨时,先将心轨预热到250-260℃,
然后逐层堆焊,心轨全部焊完后,立即加热保温
5~8min。焊补翼轨时,翼轨的预热温度为350
400℃,其他工艺与心轨补焊相同。
图3熔合区金相组织(200x)