本發明涉及鋼軌制造，尤其涉及一種促進鋼軌完全貝氏體轉變的方法及貝氏體鋼軌。
背景技術：
1、隨著鐵路工業的迅猛發展，對鋼軌與轍叉材料的性能標準提出了更為嚴苛的要求。現階段，我國廣泛應用的各類珠光體軌道用鋼，其性能提升主要依賴于合金化與熱處理這兩種技術手段。然而，在當前的工業生產技術框架內，僅通過這兩種方法已難以實現鋼軌材料強度與環境服役性能的大幅躍升。盡管軌道用高錳鋼具備卓越的抗沖擊性能，且高錳鋼轍叉與鋼軌之間的焊接難題也已攻克，但高錳鋼整鑄轍叉存在初始硬度不足的問題，加之鑄造工藝帶來的缺陷，導致其平均使用壽命偏低，且壽命分布的離散程度較大。鑒于此，業界迫切需要探尋并研發新型鋼種以替代現有材料。因此，開發適用于鋼軌及轍叉的新型鋼材，成為順應鐵路工業發展趨勢的必然選擇。在此背景下，貝氏體鋼憑借其優異的綜合性能，特別是在抗接觸疲勞與耐磨性方面的突出表現，脫穎而出，成為輪軌接觸用鋼的理想候選材料之一。
2、然而，現有的貝氏體鋼軌的生產制造工藝仍存在一些缺陷。由于貝氏體相變溫度區域介于珠光體型擴散相變和馬氏體型切變相變之間，其相變性質及組織形態易于多樣化。貝氏體等溫轉變時間過長，而轉變不完全會影響貝氏體的綜合力學性能。為了縮短貝氏體轉變時間同時提高貝氏體的轉變量，需要增加貝氏體相變的驅動力。提高鋼軌成分中的碳含量可以提升貝氏體相變的驅動力，但高碳設計會顯著惡化鋼軌的焊接性能，且易形成粗大碳化物，導致鋼軌韌性下降。而低碳設計需要依賴過量合金元素（如錳、鉻等）來補充增加貝氏體相變的驅動力。然而，合金元素過量又導致貝氏體相變溫度窗口過寬。過寬的相變溫度窗口會使貝氏體相變過程變得復雜且難以精準控制，在冷卻過程中，不同部位可能因冷卻速率差異而處于不同相變溫度區間，導致組織均勻性變差，局部區域可能出現組織異常，影響材料整體性能的穩定性，并且在生產期間很難精確調控冷卻工藝參數以獲得理想的貝氏體組織，不利于大規模工業化生產中對產品質量和生產效益的保障。
3、綜上所述，本領域亟需一種能夠促進鋼軌完全貝氏體轉變的技術。
技術實現思路
1、針對上述問題，本發明提供一種促進鋼軌完全貝氏體轉變的方法及貝氏體鋼軌。
2、根據本發明的一方面，提供一種促進鋼軌完全貝氏體轉變的方法，該方法包括以下步驟：
3、生產包括按重量百分比計的以下組分的鑄錠：c：0.19%~0.23%，si：1.50%~1.60%，mn：2.30%~2.40%，cr：0.50%~0.55%，mo：0.14%~0.16%，v：0.08%~0.09%，n：0.006%~0.008%，al≤0.05%，余量為fe和不可避免的雜質，其中
4、碳當量ce低于0.43%，si與mn的重量比大于0.5；
5、將所述鑄錠進行多道次軋制；
6、將軋制后的鋼軌先以20~30℃/s的第一冷速冷卻至貝氏體相變區間溫度，再以0.08~0.12℃/s的第二冷速冷卻預定時間，最后以低于0.5℃/s的第三冷速冷卻至室溫。
7、根據本發明的一個實施例，si與mn的重量比介于0.62與0.68之間。
8、根據本發明的一個實施例，鑄錠中c重量百分比為0.21%，si重量百分比為1.55%，mn重量百分比為2.35%。
9、根據本發明的一個實施例，軋制溫度控制在850~950℃之間。
10、根據本發明的一個實施例，軋制累計壓下率控制在60%以上。
11、根據本發明的一個實施例，貝氏體相變區間溫度為350~480℃。
12、根據本發明的一個實施例，第二冷速冷卻持續時間為1000~1500s。
13、根據本發明的一個實施例，所述鑄錠采用真空感應熔煉制備，熔煉后連鑄成方坯，冷卻速率控制為2~3℃/s。
14、根據本發明的另一方面，提供一種貝氏體鋼軌，所述鋼軌采用根據如上任一實施例所述的方法制造而成。
15、根據本發明的一個實施例，所述鋼軌微觀組織包括體積分數大于98%的貝氏體和余量的薄膜狀殘余奧氏體，貝氏體為長徑比≥20：1的超細板條，板條厚度≤180nm，殘余奧氏體膜厚小于20nm，鋼軌抗拉強度≥1450mpa，斷后延伸率≥12%，-40℃沖擊功≥120j，接觸疲勞壽命≥1×107次。
16、由于采用以上技術方案，本發明提供的促進鋼軌完全貝氏體轉變的方法及貝氏體鋼軌具有以下有益效果中的至少一項：
17、（1）通過精確控制元素配比，優化貝氏體相變驅動力，將碳含量控制在0.19%~0.23%，同時限制碳當量ce≤0.43%，使其提供足夠相變驅動力的情況下確保鋼軌焊接性，優化si/mn重量比，提升奧氏體碳活度系數，使貝氏體板條界面碳濃度梯度≥1.8wt%，加速貝氏體相變動力特性；
18、（2）通過優化各元素含量對鋼軌淬透性進行控制，通過控制淬透性因子（di≥2.5），可延緩奧氏體分解動力學，確保貝氏體在更寬的冷卻速率范圍內形成，避免因冷速不足或成分過淬導致馬氏體生成，通過將mo含量控制在0.14%~0.16%、v含量控制在0.08%~0.09%，延遲珠光體形核，使珠光體轉變量趨近于零，進而改善鋼軌的強度和疲勞壽命；
19、（3）利用mo-v-n協同析出效應，結合時效工藝細化板條，提高鋼軌韌性，強化基體并抑制析出相粗化，提高析出相分布均勻性；
20、（4）通過冷卻速率與成分耦合作用，設計與成分匹配的控制冷卻工藝，先以20~30℃/s的第一冷速冷卻至貝氏體相變區間溫度，抑制奧氏體分解，為貝氏體轉變提供更多動力，在貝氏體相變區間溫度以0.08~0.12℃/s的冷速緩慢冷卻，促進貝氏體轉變，確保此階段貝氏體轉變量≥98%，最后以≤0.5℃/s緩冷，抑制馬氏體形成并避免貝氏體板條粗化。
1.一種促進鋼軌完全貝氏體轉變的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，si與mn的重量比介于0.62與0.68之間。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，鑄錠中c重量百分比為0.21%，si重量百分比為1.55%，mn重量百分比為2.35%。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，軋制溫度控制在850~950℃之間。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，軋制累計壓下率控制在60%以上。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，貝氏體相變區間溫度為350~480℃。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，第二冷速冷卻持續時間為1000~1500s。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鑄錠采用真空感應熔煉制備，熔煉后連鑄成方坯，冷卻速率控制為2~3℃/s。
9.一種貝氏體鋼軌，其特征在于，所述鋼軌采用根據權利要求1-8中任一項所述的方法制造而成。
10.根據權利要求9所述的貝氏體鋼軌，其特征在于，所述鋼軌微觀組織包括體積分數大于98%的貝氏體和余量的薄膜狀殘余奧氏體，貝氏體為長徑比≥20：1的超細板條，板條厚度≤180nm，殘余奧氏體膜厚小于20nm，鋼軌抗拉強度≥1450mpa，斷后延伸率≥12%，-40℃沖擊功≥120j，接觸疲勞壽命≥1×107次。