包钢60kg稀土二代钢轨焊接报告(09.2).doc

评审材料之三包钢 60kg/m U76CrRE 钢轨闪光焊接试验报告呼和浩特铁路局焊轨段包头钢铁（集团）有限责任公司2009 年 8 月2目 录1.前 言 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.U76CrRE 钢 轨 闪 光 焊 接 试 验 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33.焊 接 接 头 性 能 检 验 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33.1 落 锤 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33.2 静 弯 试 验 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙43.3 硬 度 及 其 分 布 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙53.4 拉 伸 性 能 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙73.5 冲 击 性 能 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙83.6 实 物 疲 劳 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙93.7 金 相 组 织 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙94.结 论 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙931.前言U76CrRE 钢轨是包钢研制开发的新一代高强钢轨，是添加了 Cr、V 、RE 元素的低合金钢轨。

为考察新型钢轨是否适合焊接和长钢轨生产要求，呼铁局焊轨段和包钢共同对该钢种的 60kg/m 热轧钢轨，按 TB/T1632.2 钢轨焊接标准进行了闪光焊接试验及焊接接头性能检验2.U76CrRE 钢轨闪光焊接试验焊接工艺流程为：配轨 — 焊前矫直 — 焊前除锈 — 焊接（GAAS80/580 ）— 热矫直 — 正火（双频加热，轨头喷风冷却）— 热矫直 — 人工打磨（打磨两侧）—人工打磨（踏面）—仿型磨—探伤—检查焊接参数是以 U75V 60kg/m 钢轨的焊接工艺为基础进行调整，经过几次试验，确定了 U76CrRE 钢轨焊接工艺参数，并以该工艺完成了 25 个落锤试头和 22 个性能检验试头的焊接3.焊接接头性能检验按照 TB/T1632.2 钢轨闪光焊接标准的要求，对 U76CrRE 钢轨闪光焊接接头进行落锤、静弯、硬度、拉伸、冲击、金相等性能检验，其中落锤试验在呼铁局焊轨段进行，其余项目的检验在包钢技术中心进行3.1 落锤 按照 TB/T1632.2 标准要求对连续 25 个焊接接头进行落锤试验，试验结果见表 1落锤试验机支距 1 米，锤头质量 1 吨，从 3.1 米的高度落下，以打击二次不断为合格，实际结果全部为一次性通过。

为检验焊口灰斑，对两锤不断的钢轨焊接接头进行锯口，并落锤打断，结果绝大多数试头的断面没有灰斑，少数有灰斑试头的灰斑面积均在 3mm2 以内4表 1 U76CrRE 钢轨焊接接头落锤试验结果序号 一锤挠度 （ mm） 二锤挠度 (mm) 锯口锤数 断裂锤数 灰斑面积（mm 2） 序号 一锤挠度 （ mm） 二锤挠度 (mm) 锯口锤数 断裂锤数 灰斑面积（ mm2）1 3 4 0 14 10 18 3 5 未断2 3 5 0 15 10 18 2 4 未断3 3 4 0.5*2+0.5*2 16 10 18 2 4 未断4 3 5 0 17 9 17 2 3 0.5*35 3 5 0.5*3+0.5*3 18 10 17 2 4 06 3 5 0 19 2 3 07 3 5 0.5*2+0.5*3 20 10 18 2 3 08 3 5 0.5*2+0.5*1 21 9 18 3 4 09 3 6 0.5*2+0.5*1 22 10 18 2 4 010 9 18 2 3 0 23 10 18 2 4 011 10 19 2 4 1*1+1*1 24 9 18 2 3 012 3 4 0 25 9 19 2 3 013 9 17 2 4 1*23.2 静弯试验按照 TB/T1632.2 标准要求对 15 个焊接接头进行静弯试验，试验结果见表 2。

由结果可知，轨头受压静弯载荷标准要求大于 1450 KN，实际载荷 1450~1500KN，轨头受拉载荷标准要求大于 1300 KN，实际载荷 1330KN，均没有发生断裂表 2 U76CrRE 钢轨焊接接头静弯试验结果序号 断头 载荷/KN 备注1 轨头受压 1450 未断2 轨头受压 1465 未断3 轨头受压 1450 未断4 轨头受压 1480 未断5 轨头受压 1500 未断6 轨头受压 1450 未断7 轨头受压 1480 未断8 轨头受压 1500 未断9 轨头受压 1500 未断10 轨头受压 1450 未断11 轨头受压 1480 未断12 轨头受压 1500 未断13 轨头受拉 1330 未断14 轨头受拉 1330 未断15 轨头受拉 1330 未断轨头受压 ≥1450技术要求轨头受拉 ≥130053.3 硬度及其分布3.3.1 踏面硬度按照 TB/T1632.2 标准要求，对焊接接头的踏面硬度进行了测定取样以及测点位置如图 1 所示，测点间距 15mm焊接接头的踏面硬度测量结果见表 3表 3 U76CrRE 钢轨焊接接头踏面硬度结果 /HB位置 焊缝中心324 324 320 288 327 317 322 322 289 311 311 314踏面中心 320 318 313 296 317 318 308 320 289 313 315 315 3163.3.2 纵断面硬度按照 TB/T1632.2 标准要求，对焊接接头纵断面硬度进行测定，取样部位和测试位置如图 2 所示，测点间距 5mm，测定结果见表 4。

7.5单位为 mm热影响区与母材交界线15D 线A 线 C 线B 线 焊缝0.815200图 1 钢轨踏面硬度试验取样图20 热处理轨b＝9测点6表 4 U76CrRE 钢轨焊接接头纵断面硬度结果 /HRC距焊缝中心距离/mm位置0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10031.5 32.2 32.5 32.2 31.0 27.2 24.4 28.2 22.8 32.0 32.0 31.8 31.2 31.5 31.7 32.5 32.1 31.2 31.2100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0线 133.4 33.0 33.1 32.8 32.9 32.8 32.4 32.2 32.2 31.3 31.4 27.5 26.6 27.8 31.7 34.4 35.7 37.3 31.5 34.5 31.50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 9529.1 29.2 27.126.6 26.024.0 24.8 24.9 31.2 31.1 31.6 31.9 31.5 32.3 31.4 32.0 32.0 31.4 26.9100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0线 234.6 35.0 34.8 34.6 34.5 34.0 34.3 34.3 34.1 33.2 32.2 27.1 25.4 25.7 25.5 25.7 27.8 30.0 30.2 29.5 29.10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 9533.2 33.1 33.4 34.2 34.7 35.1 32.8 24.9 26.3 32.0 31.9 31.6 31.3 31.8 32.0 31.9 32.1 31.9 27.895 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0线 334.0 34.0 33.9 34.1 33.4 33.2 33.9 33.8 33.433.4 33.7 32.2 27.8 27.2 29.7 34.5 36.9 37.3 31.7 33.1 33.23.3.3 焊接接头与母材的硬度比较根据 TB/T1632.2 标准要求，对焊接接头与母材的硬度进行比较，结果见表 5。

由图 2 焊接接头测试线 1 的纵断面硬度图可知其软化区宽度满足标准要求试验结果表明，U76CrRE 钢轨焊接接头正火加热后，轨头经喷风冷却的踏面硬度为母材的 96~98%，轨腰和轨底未经喷风冷却，其硬度基本与母材匹配热影响区与母材交界线测试线 3测试线 2测试线 1D 线C 线A 线 B 线图 2 焊头纵断面硬度试验取样图5（中和轴）焊缝2005100.4 0.4207表 5 U76CrRE 钢轨焊接接头与母材硬度的比较位置 母材硬度平 均值 BC 线内硬度平均值 与母材硬度 比值 软点硬度平 均值 与母材硬 度比值 软化区宽度 /mm线 1 32.3 30.9 0.96 26.4 0.82 ≤20线 2 32.8 29.5 0.90 26.6 0.81 ≤20纵向硬度（HRC） 线 3 32.5 32.3 0.99 26.6 0.82 ≤20踏面硬度（HB） 316 310 0.98 - - ≤20标准要求 ≥0.90 ≥0.80 ≤20图 3 U76CrRE 钢轨闪光焊接接头纵断面硬度分布3.4 拉伸性能按照 TB/T1632.2 标准要求，对焊接接头拉伸性能进行测定拉伸试样的取样数量和部位如图 4 所示，试验结果见表 6。

由结果可知，焊接接头抗拉强度和断后伸长率均满足标准要求a501 2 34567 8 925256010中和轴≥160焊缝中心 单位:mm8图 4 拉伸试样取样位置表 6 U76CrRE 钢轨焊接接头拉伸性能抗拉强度 /MPa 断后伸长率/%试样位置及编号Rm Rm 均值 A A 均值1 1030 8.52 1010 14.5轨头3 103010239.510.84 985 1。