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摘要：采用对比试验的方法，从200 ℃开始设置6种不同温度，研究耐磨钢的焊后合理回火温度。结果表明，综合耐磨钢在微观金相组织、表面硬度、拉伸性能、冲击性能方面的变化情况，焊后回火温度以350 ℃为宜。
关键词：有轨电车；辙叉；耐磨钢；钢轨；回火
中图分类号：TG142.72 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2019）02-0042-03
辙叉是有轨电车道岔的重要组成部分，材料选用直接影响其使用寿命。耐磨钢具有高硬度、高强度、高耐磨性的优点，以其作为辙叉材料，可减缓对辙叉轮轨的冲击。耐磨钢的碳当量较大，加之辙叉的结构复杂性，两者焊接为一体后存在较大焊接应力。为保证焊接质量，焊后需要进行回火释放应力。在此情况下，研究耐磨钢的焊后合理回火温度，为其焊后热处理提供数据资料及理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
材料为NM400耐磨钢，于材料近表面处取样，尺寸为20 mm×65 mm×300 mm，共取样6个。试验用钢板力学性能要求见表1。耐磨板按《GB/T2970-2004厚钢板超声波检验方法》检测，钢板质量符合I级要求。
采用特殊合金钢锯条锯切料，锯后对边角进行打磨处理。各分项检验的小试样采用线切割加工取样。
1.2 试验方法
从200 ℃开始分别进行6种温度的回火试验。将热处理炉升温到目标温度（200，250，300，350，400，
450 ℃）后，将试件装炉，温度恢复到目标温度开始保温3 h，取出试件并冷却（介质为空气）至室温，测试性能。
从热处理后的试件中取样，测试回火后试件表面硬度、常温拉伸强度、-20 ℃KV2冲击性能，比较热处理前后力学性能变化，观察冲击试样断裂情况。
1.3 回火后耐磨钢力学性能指标
拉伸性能：抗拉强度不低于1 200 MPa；断后伸长率A≥10%。冲击性能：-20 ℃KV2不低于母材性能的90%。布氏硬度：370～460 HB。试件金相组织中不得出现针状马氏体。
2 结果与分析
2.1 耐磨钢微观金相组织变化
在200 ℃和250 ℃的温度下回火，耐磨钢组织类型没有发生变化，均为板条马氏体和贝氏体；随着回火温度的升高，组织中贝氏体的含量有所提高；回火温度升至300 ℃，开始析出粒状碳化物，且随着回火温度的升高，碳化物的含量随之升高。
2.2 耐磨钢表面硬度变化
将试件表面加工掉1 mm后，检测其布氏硬度，试验条件为HBW10/3000。不同回火温度下，试件表面硬度见表2。
由表2可知：随回火温度的升高和基体组织的逐步均匀化，试件表面硬度逐渐下降；当回火温度为350 ℃时，表面硬度370 HB。考慮到耐磨钢辙叉在线路上主要受磨损、冲击，将硬度合格线控制在370 HB。同时，由于耐磨钢在400 ℃时有一定的回火脆性，将降低材料韧性，因此不大于350 ℃的回火温度较合理。
2.3 耐磨钢拉伸性能变化
自钢板1/4厚度处并沿钢板轧制方向取样，尺寸为60 mm×2 mm，拉伸数据如表3所示。不同回火温度下拉伸强度的变化曲线见图1。
由图1可知，随回火温度上升，试件抗拉强度整体呈下降趋势；当回火温度为300 ℃时，抗拉强度出现小幅回升后继续下降；回火温度在350 ℃以下时，抗拉强度均符合试验指标要求。
2.4 冲击试验数据分析
每个回火温度取样3个，将试件表面加工出V形缺口后进行冲击试验，结果取平均值。试验数据见表4。
由表4可知：回火温度在200 ℃～350 ℃区间时，冲击韧性随回火温度上升而上升；当回火温度达400 ℃后，冲击韧性开始下降。此现象出现的主要原因为，回火温度到达400℃时耐磨钢展现出回火脆性。
3 结论
随着回火温度的升高，耐磨钢的贝氏体含量提高，且在300 ℃时开始析出粒状碳化物。之后温度越高，碳化物的析出量也越高。随着回火温度的升高，耐磨钢的表面硬度逐渐下降，而耐磨钢抗拉强度整体上呈现下降的趋势，并在300 ℃时小幅回升后继续下降。当回火温度为350 ℃时，耐磨钢冲击韧性值最高。综合以上数据可知，回火温度为350 ℃时，耐磨钢综合性能最好，故焊后回火温度以350 ℃为宜。
参考文献
[1] 曹艺，王昭东，吴迪，等.NM400高强度低合金耐磨钢的组织与性能[J].东北大学学报（自然科学版），2011，32（2）：241-244.
[2] 任丽芳，黄利，王春燕.包钢NM400耐磨钢板的焊接性及其应用[J]. 包钢科技，2012，38（2）：75-78.
[3] YANG J P， QIN X M， ZHAO Y J， et al. Analysis on cracking of the tensile specimen surface of NM400 sear-resistant steel[J]. Physics Examination & Testing， 2014（7）：454-460.
关键词：有轨电车；辙叉；耐磨钢；钢轨；回火
中图分类号：TG142.72 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2019）02-0042-03
辙叉是有轨电车道岔的重要组成部分，材料选用直接影响其使用寿命。耐磨钢具有高硬度、高强度、高耐磨性的优点，以其作为辙叉材料，可减缓对辙叉轮轨的冲击。耐磨钢的碳当量较大，加之辙叉的结构复杂性，两者焊接为一体后存在较大焊接应力。为保证焊接质量，焊后需要进行回火释放应力。在此情况下，研究耐磨钢的焊后合理回火温度，为其焊后热处理提供数据资料及理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
材料为NM400耐磨钢，于材料近表面处取样，尺寸为20 mm×65 mm×300 mm，共取样6个。试验用钢板力学性能要求见表1。耐磨板按《GB/T2970-2004厚钢板超声波检验方法》检测，钢板质量符合I级要求。
采用特殊合金钢锯条锯切料，锯后对边角进行打磨处理。各分项检验的小试样采用线切割加工取样。
1.2 试验方法
从200 ℃开始分别进行6种温度的回火试验。将热处理炉升温到目标温度（200，250，300，350，400，
450 ℃）后，将试件装炉，温度恢复到目标温度开始保温3 h，取出试件并冷却（介质为空气）至室温，测试性能。
从热处理后的试件中取样，测试回火后试件表面硬度、常温拉伸强度、-20 ℃KV2冲击性能，比较热处理前后力学性能变化，观察冲击试样断裂情况。
1.3 回火后耐磨钢力学性能指标
拉伸性能：抗拉强度不低于1 200 MPa；断后伸长率A≥10%。冲击性能：-20 ℃KV2不低于母材性能的90%。布氏硬度：370～460 HB。试件金相组织中不得出现针状马氏体。
2 结果与分析
2.1 耐磨钢微观金相组织变化
在200 ℃和250 ℃的温度下回火，耐磨钢组织类型没有发生变化，均为板条马氏体和贝氏体；随着回火温度的升高，组织中贝氏体的含量有所提高；回火温度升至300 ℃，开始析出粒状碳化物，且随着回火温度的升高，碳化物的含量随之升高。
2.2 耐磨钢表面硬度变化
将试件表面加工掉1 mm后，检测其布氏硬度，试验条件为HBW10/3000。不同回火温度下，试件表面硬度见表2。
由表2可知：随回火温度的升高和基体组织的逐步均匀化，试件表面硬度逐渐下降；当回火温度为350 ℃时，表面硬度370 HB。考慮到耐磨钢辙叉在线路上主要受磨损、冲击，将硬度合格线控制在370 HB。同时，由于耐磨钢在400 ℃时有一定的回火脆性，将降低材料韧性，因此不大于350 ℃的回火温度较合理。
2.3 耐磨钢拉伸性能变化
自钢板1/4厚度处并沿钢板轧制方向取样，尺寸为60 mm×2 mm，拉伸数据如表3所示。不同回火温度下拉伸强度的变化曲线见图1。
由图1可知，随回火温度上升，试件抗拉强度整体呈下降趋势；当回火温度为300 ℃时，抗拉强度出现小幅回升后继续下降；回火温度在350 ℃以下时，抗拉强度均符合试验指标要求。
2.4 冲击试验数据分析
每个回火温度取样3个，将试件表面加工出V形缺口后进行冲击试验，结果取平均值。试验数据见表4。
由表4可知：回火温度在200 ℃～350 ℃区间时，冲击韧性随回火温度上升而上升；当回火温度达400 ℃后，冲击韧性开始下降。此现象出现的主要原因为，回火温度到达400℃时耐磨钢展现出回火脆性。
3 结论
随着回火温度的升高，耐磨钢的贝氏体含量提高，且在300 ℃时开始析出粒状碳化物。之后温度越高，碳化物的析出量也越高。随着回火温度的升高，耐磨钢的表面硬度逐渐下降，而耐磨钢抗拉强度整体上呈现下降的趋势，并在300 ℃时小幅回升后继续下降。当回火温度为350 ℃时，耐磨钢冲击韧性值最高。综合以上数据可知，回火温度为350 ℃时，耐磨钢综合性能最好，故焊后回火温度以350 ℃为宜。
参考文献
[1] 曹艺，王昭东，吴迪，等.NM400高强度低合金耐磨钢的组织与性能[J].东北大学学报（自然科学版），2011，32（2）：241-244.
[2] 任丽芳，黄利，王春燕.包钢NM400耐磨钢板的焊接性及其应用[J]. 包钢科技，2012，38（2）：75-78.
[3] YANG J P， QIN X M， ZHAO Y J， et al. Analysis on cracking of the tensile specimen surface of NM400 sear-resistant steel[J]. Physics Examination & Testing， 2014（7）：454-460.