鐵墊板（鐵墊板基座、軌下墊板）

一、鐵墊板概述

鋼軌和軌枕之間軌下鐵墊板是軌道結構中的重要部件之一，在輪軌動力系統中起著重要的減振作用。隨著重載鐵路運輸的發展,軸重日益增加,在鋼軌逐漸 重型化的同時,對墊板的性能提出了更高要求，求墊板的減振性能好、耐沖擊、使用壽命長。鐵路軌下鐵墊板的生產工藝目前有三種：鍛造、鑄造、軋制，根據不同的客戶需要加工定制。

二、鐵墊板的技術演變

隨著列車的提速，對軌道線路穩定性要求也逐漸提高，鐵路軌道墊板也經歷了四次改進。最初使用鋼板組焊墊板，由于組焊墊板存在焊縫而整體性不高，并且焊縫的存在使得墊板的力學性能減弱。型鋼墊板則由于具有良好的整體性而且較高的力學性能，最終取代了組焊墊板。但由于墊板較長，型鋼墊板的變形較大、腐蝕嚴重，而且型鋼件也存在生產上滿足不了目前軌道墊板結構形式需要的缺點。人們逐漸又將目前投向了變形性小、成本低的可鍛鑄鐵墊板。由于可鍛鑄鐵的生產是將白口鑄鐵進行可鍛化退火得到的，相比于鑄態下直接獲得鑄件的生產工藝，這種生產方式延長了生產周期、增大了生產成本。球墨鑄鐵自問世以來憑其優良的力學性能及良好的鑄造性能而備受關注，而鑄態下可以使用的鐵球墨鑄鐵墊板更是取代可鍛鑄鐵墊板的最佳選擇。鐵素體球墨鑄鐵由于具有較強的抗震動和抗沖擊能力而被應用于制造軌道配件，如地鐵線路配件鐵墊板、快速軌道墊板、型預埋鐵座、客運專線軌道鐵墊板等。我廠為適應目前鐵路生產的需要，進行了球墨鑄鐵的生產開發。根據文獻介紹以及對生產過程進行研究，我們最終采用二次孕育并控制終硅量的方法，生產了可在鑄態下使用的鐵素體球墨鑄鐵。

三、鐵墊板生產技術及問題點排除案例

某廠采用消失模法為鐵路部門生產軌下鐵墊板鑄件，鐵路鑄鐵墊板在鑄態及經過退火處理后,受沖擊時均易發生斷裂,造成大量產品不合格,廢品率很高。我們針對這一缺陷形成原因進行分析,發現產生缺陷的主要原因是熱處理設備出現故障,熱處理溫度低。針對這一原因,提出了相應的解決措施,重新對有缺陷鑄件進行熱處理,徹底消除了該缺陷。

1、鐵墊板生產條件

　 鐵路鑄鐵墊板采用消失模法生產,60kg 中頻電爐熔煉,澆注過程中真空度保持在0.03MPa , 澆注溫度為1580℃。其化學成分w為:0.46%C,0.23%Si,0.59%Mn,0.015%S,0.024%P。鑄件打箱后,經過噴丸清理,然后進行退火處理。熱處理工藝為:加熱溫度850℃;保溫時間2h,隨爐冷卻至室溫(共計12h) 。

2、組織分析鐵墊板斷裂問題

采用本體取樣,直接用線切割機分別將鑄態及熱處理后鑄件剖開, 從中部切取并制備成10mm×15mm金相試樣若干。用金相顯微鏡觀察金相組織。為鑄態顯微組織。可以看出,鐵墊板鑄件鑄態組織為鐵素體+ 珠光體+ 魏氏體。其中魏氏體組織呈連續網狀,并有少量針狀魏氏體伸入晶粒內部。研究結果表明 ,鑄造碳鋼中含碳量超過0.3% ,晶粒粗大時,就會產生魏氏組織。影響魏氏組織形成的主要因素主要包括:奧氏體晶粒尺寸、冷卻速度及化學成分。這種魏氏組織脆性大 ,因此,要提高墊板鑄件的耐沖擊性能,必須采取正火或退火熱處理工藝消除。該廠原來采用退火熱處理, 為經過退火處理后的墊板鑄件的顯微組織,存在大量的板條狀魏氏體。由此可以判斷出,退火處理并未消除大量的板條狀魏氏體。因而大量的板條狀魏氏體存在導致了墊板鑄件經過退火處理后受沖擊時均發生斷裂。經過認真檢查退火設備,發現退火爐門密封性能差,退火爐溫控儀表已損壞,溫度控制全憑經驗判斷,造成爐溫達不到工藝要求;不嚴格執行操作規范,鑄件保溫溫度達不到工藝要求。

3、鐵墊板生產工藝改進

根據上述分析結果,提出改進措施:重新維修退火設備,提高退火爐門密封性能,確保爐內溫度滿足工藝要求。經過整改,仍執行原來的退火工藝,對不合格鑄件進行重新熱處理,經過金相檢驗,發現經過退火處理后的鐵墊板鑄件已不存在大量的板條狀魏氏體。沖擊檢驗結果表明,不再發生受沖擊時均易發生斷裂的質量問題。由于該件結構簡單,為簡化工藝,縮短生產周期,提高生產效率,降低成本,根據鑄件的形狀及結構特點,采用正火工藝,規范如下:加熱溫度850℃;保溫時間1h ,出爐空冷至室溫。該廠采用該正火工藝后,鐵墊板鑄件在相同沖擊下不發生斷裂。生產周期縮短,生產效率提高,成本降低。