UA61059C2 - Спосіб термічної обробки рейок - Google Patents

Abstract

Спосіб термічної обробки рейок, що полягає в з'єднанні рейок в безперервну нитку, пружним згинанням рейок, нагріванні під загартування струмами високої частоти головки рейок по всій довжині. Нагрів під загартування виконують в два етапи, на першому етапі здійснюють нагрів до 1050-1100 °С, після чого виконують короткочасне проміжне природне підстуджування до температури 820-860 °С протягом 10-25 с, на другому етапі здійснюють нагрів до 920-980 °С з її стабілізацією. Після другого етапу нагріву виконують первинне охолодження до 480-380 °С із змінною швидкістю й самовідпуск. Самовідпуск здійснюють в інтервалі температур 520-400 °С протягом 55-90 с, після чого здійснюють вторинне охолодження. При вторинному охолодженні рейки вигинають по кривій з максимальною кривизною на підошву в зоні нагрівання й охолодження на величину, що забезпечує врівноваження залишкових напруг, які виникають у головці рейки при термообробці.

Description

Опис винаходу

Винахід стосується металургійної промисловості і може бути використаний під час виробництва 2 термооброблених рейок або профільного прокату підвищеної експлуатаційної стійкості.

Відомий спосіб термічної обробки рейок (див. авторське свідоцтво СРСР Мо1434774, С2101/78), який включає нагрівання головки рейки під загартування по періодам з постійною витратою охолоджувача в кожному періоді, в першому періоді охолоджувач подають до моменту досягнення на поверхні головки температури початку перетворення аустеніту в сорбіт, потім здійснюють охолодження на повітрі і поновляють подачу охолоджувача 70 тільки після досягнення на поверхні головки рейки температури, відповідної максимальній швидкості перетворення аустеніту в сорбіт.

Загальними ознаками для аналога і заявляємого об'єкту є нагрів головки рейки під загартування для аустенізації й охолодження поверхні головки по періодам.

Одержання потрібного технічного результату при використанні аналога неможливо тому, що переривання 72 подавання охолоджувача на головку рейки після першого періоду охолодження з отриманням структури сорбіту з наступним охолодженням на повітрі до температури, що відповідає максимальній швидкості перетворення в сорбіт, призводить до того, що по глибині загартованого шару головки рейки формується структура різного ступеню дисперсності та великої твердості. Так після першого періоду охолодження головки на глибині 2-4мм від поверхні, твердість знаходиться в межах НРС 37-36, а потім при наступному охолодженні на повітрі в голівці рейки на глибині 5-Умм утворюється структура сорбітоподібного перліту із зниженою твердістю НРС 33-31, після чого при охолодженні на другому періоді з максимальною швидкістю на глибині 10-11мм формується дисперсна структура високої твердості в межах НРС 41-42. Такий нерівномірний розподіл твердості по глибині загартованого шару головки призводить до утворення структури різного ступеня дисперсності та твердості, отже й утворенню різних показників механічних властивостей, а також високого градієнту макро- та мікронапруг, що с негативно позначається на експлуатаційній стійкості рейок у відношенні стійкості до спрацьованості і Ге) контактно-утомленостної міцності.

Найбільш близьким за технічною сутністю до способу, що заявляють є вибраний як найближчий аналог (даліна) спосіб термічної обробки рейок (див. авторське свідоцтво СРСР Мо819185, 07.04.1981р.) включаючий зеднаня рейок в безперервну нитку, пружний згин, нагрів під загартування струмами високої частоти головки о рейки по всій довжині, охолодження водоповітряною сумішшю й самовідпускання при безперервно послідовному переміщенні рейкової нитки крізь рейкогартувальну машину.

Для НА ії об'єкта що заявляють спільними є такі ознаки: з'єднання рейок в безперервну нитку, пружний згин, о нагрів під загартування головки рейок по всій довжині, первинне охолодження головки рейок і самовідпускання «-- при безперервно послідовному переміщенні рейкової нитки крізь рейкогартувальну машину.

Зо Одержання потрібного технічного результату при використанні прототипу неможливо тому, що не о забезпечується урівноваженість залишкових напруг в головці рейки, що утворюються при загартуванні з рівнем напруг що виникають в підошві під час згину, що у результаті призводить до більшої кривизни рейок в вертикальній площині після термообробки. Правка таких рейок на роликоправильних машинах скрутна і « вчиняється по "жорсткому" режиму, що в свою чергу спричиняє формування залишкових напруг великого З 50 розміру і знижує службову стійкість рейок під час експлуатації. Крім того в способі термообробки рейок за НА с не регламентуються межові параметри нагріву СВУ і швидкість охолодження головки, що не дозволяє

Із» оптимізувати параметри нагріву і охолодження, які до цього часу призначаються в залежності від вмісту вуглецю та марганцю по ГОСТ 24182-80 (відповідно 0,71-0,82905 С і 0,75-1,0595 Мп). Термічна обробка рейок за НА з використанням температури нагріву і швидкості охолодження рейок залежно від вмісту вуглецю не дозволяє проводити загартування рейок по єдиному режиму з наявністю вуглецю й марганцю в усьому діапазоні вимог б вказаного ГОСТу, що призводить до розсортування рейок по вуглецю на дві групи і їх складуванню - рейкогартувальної машини. Це знижує продуктивність термовідділення, а також приводить до відбракування рейок в другий сорт і переробці до 1595 браку до 5965. о В основу винаходу поставлене завдання розробити такий спосіб термічної обробки рейок, в якому нові с 20 режими і умови здійснення термічної обробки дозволили б забезпечити загартування за єдиним режимом рейок із вмістом вуглецю в усьому діапазоні стандарту (0,71-0,8295); підвищення рівня фізико-механічних с властивостей, прямолінійності рейок; знизити величину залишкових напруг і за рахунок цього збільшити експлуатаційну стійкість рейок в колії.

Поставлене завдання вирішується таким чином. 29 Спосіб термічної обробки рейок включає з'єднання рейок в безперервну нитку, пружний вигин рейок, нагрів

ГФ) під загартування головки рейки по всій довжині, первинне охолодження головки рейок і самовідпуск при безперервно послідовному переміщенні рейкової нитки крізь рейкогартувальну машину. о На відміну від НА при термічній обробці рейок за заявленим способом нагрів під загартування виконують в два етапи з короткочасним проміжним природним охолодженням між ними. Первинне охолодження здійснюють 60 до 480-380"С, а після самовідпуску виконують вторинне охолодження, при цьому рейки вигинають по кривій з максимальною кривизною на підошву в зоні нагріву і охолодження на величину, що забезпечує врівноваження залишкових напруг, які виникають в головці рейки при термообробці; нагрів під загартування на першому етапі здійснюють до 1000-11007С, на другому до 920-9807С, а природне охолодження між ними роблять до 820-860; первинне охолодження в інтервалі температур 900-8007С викочують із швидкістю 2-87С/с, від 8007 до 6007 із бо швидкістю 6-147С/с і від 600" до 380" із швидкістю 4-127Сус.

Самовідпуск здійснюють в інтервалі температур 520-400" на про тязі 55-90с.

Вторинне охолодження здійснюють від температури самовідпуску до 50-30"С, в системі верхніх і нижніх роликів, що розташовані в шаховому порядку.

В результаті використання винаходу, що заявляється, досягається технічний результат, що полягає в забезпеченні підвищення комплексу фізико-механічних властивостей, параметрів конструктивної міцності металу, а також збільшення прямолінійності рейок при загартуванні за єдиним режимом з утриманням вуглецю в усьому діапазоні вимог стандарту.

Між суттєвими ознаками винаходу. що заявляється, й технічним результатом, що досягається, існує такий 7/0 причинно-наслідковий зв'язок, який полягає в тому, що вигиб рейок по кривій з максимальною кривизною на підошву в зоні нагріву і охолодження спричиняє до врівноваження залишкової деформації в шийці й підошві, що спричиняє зростанню прямолінійності після термообробки. Нагрів під загартування в два етапи з проміжним природним підстужуванням сприяв рівномірному нагріву по перерізу головки рейки, а охолодження головки з диференційованою швидкістю в області перлітного перетворення сприяє отриманню однорідної і дисперсної /5 Пперлітної структури і підвищених значень механічних властивостей металу загартованого шару головки.

Вибір граничних параметрів, зазначених в формулі обумовлено таким чином: "... нагрів під загартування виконують в два етапи із короткочасним проміжним природним підстукуванням між ними...".

Така технологічна схема нагріву сприяє рівномірному прогріву головки рейки з невеликим градієнтом 2о розподілу температури від поверхневих шарів металу до нижчележачих, що розташовані в зоні формування загартованого шару.

В способі термічної обробки рейок, що заявляється, на першому етапі нагрів здійснюють до температури 1050-11007С. Виконується це з метою прискореного розігріву металу головки на достатню глибину для протікання перліто-аустенітного перетворення. При цьому поверхневі шари металу розігріті до трохи збільшеної сч ов температури, в наслідок чого відбувається поетапне проникнення тепла від верхніх шарів металу в глибинні, що дозволяє на протязі двох етапів нагріву СВЧ акумулювати в головці тепло на достатню глибину. Цей інтервал і) температур на першому етапі нагріву головки виявляється достатнім з точки зору відсутності перегріву верхніх шарів металу. При цьому нагрів головки до температури менш 10507"С виявляється не достатнім для акумулювання її в глибинних шарах, а нагрів вище 11007"С може привести до перегріву верхніх шарів металу Ге! зо головки, а отже до погіршення його якості за рахунок різкого збільшення зернин аустеніту і послаблення міжзеренного зв'язку. Після першого етапу нагріву головки рейки СВЧ до вказаних температур виконується о короткочасне (10-25с) природне підстужування на повітрі до температури 820-860"С. Дана технологічна операція о виконується з метою часткового зниження температури верхніх шарів металу головки рейок і за рахунок теплопровідності розповсюдження її на глибинні шари, в яких здійснюється аустенітно-перлитне перетворення. --

Природне короткочасне підстужування головки на протязі 10-25с до температури нижче 8207С призводить до «о неприпустимого зниження температури на поверхні головки до того рівня, при якому градієнт температур буде зворотний, тобто на глибині температура буде значно перебільшувати температуру поверхні, що в решті решт може призвести до акумулювання великої кількості тепла в глибинних шарах, яке при наступному нагріві на другому етапі не приведе до її зниження. «

Природне підстужування головки рейки до температури вище 8607"С недоцільно, тому що при нагріві на з с другому етапі велика кількість тепла буде акумулюватися в поверхневих шарах металу головки, яка при прискореному нагріві СВЧ збільшить градієнт температур до перерізу головки. "...Нагрів під загартування на ;» другому етапі до 920-980"С,,", відбувається повторний розігрів верхніх шарів металу до заданої температури, при якій більш глибинні шари металу поетапно прогріваються за рахунок виділення тепла безпосередньо від нагріву СВЧ ї за рахунок теплопровідності в глибинні шари до температури перліто-аустенітного перетворення.

Ге» Нагрів головки на другому етапі до температури нижче 9207"С недоцільний, тому що передача тепла від поверхневих шарів металу головки нижчележачим шаром буде проходити трохи сповільнено, що при - прискореному нагріві, яким є нагрів СВЧ, буде мати місце не повне перетворення перліту в аустеніт | його о гомогенізація По перерізу головки, що піддягає загартуванню. Нагрів головки СВЧ вище температури 9807с може призвести до перегріву металу поверхневих шарів головки, що спричинить різкий зріст зерен аустеніту і о зниження ударної в'язкості.

Ге) Належить відзначити, що на другому етапі відбувається нагрів головки до заданої температури і її стабілізація, з якою виконується загартування на структуру і властивості, що обговорено в технічних умовах. "Первинне охолодження виконують до 400-3807С..", при якому до рейкової сталі з наявністю вуглецю в ов межах ГОСТ 24182-80 (0,71-0,8296) закінчується структуроутворення і формування загартованого шару на достатну глибину головки рейки.

Ф) Дія одержання однорідної й дисперсної структури по всьому перерізу загартованого шару, рівномірного ка розподілу твердості по глибині, яка перекриває дію максимальних контактних напруг, що виникають від коліс рухливого составу (11-14мм), а також оптимального рівня механічних властивостей способом, що заявляється бо Запропоновано проводити диференцироване охолодження головки в інтервалі температур "верхня температура протікання повної аустенітізації - нижня температура закінчення утворення однорідної та дисперсної перлітної структурі (980-380"С). При цьому наданим способом термообробки рейок передумовлено в інтервалі температур 900-8007С виконувати охолодження із швидкістю 2-8"С/с, що дозволяв зменшити до мінімуму відмінність температур поверхневих й глибинних шарів металу головки і провадити підготування металу головки до 65 Структуроутворення на другому і третьому етапах охолодження. Охолодження головки рейок в цьому інтервалі температур зі швидкістю менш - 2"С/с не дозволяє зменшити градієнт температур по перерізу головки рейок при переміщенні їх через рейкогартувальну з проектною швидкістю 4Омм/с. При охолодженні головки рейок в наданому інтервалі температур (960-800"С) із швидкістю більше 8"С/с деякі ділянки бокової грані головки рейки можуть переохолоджуватись до більш низької температурі, що при наступному нагріві може спричинити до формування неоднорідної структури. "..від 8007С до 600"С із швидкістю 6-147С/с.." приводить до стриманого відбору тепла без локального переохолодження поверхневих шарів металу головки рейки неоднакового хімічного складу. По суті в данім інтервалі температур в основному проходить загартування головки рейки із закінченням в інтервалі 600-380".

При охолодженні головки рейки із швидкістю менш 6"С/с в інтервалі температур 800-6007"С в нижчележачих /о шарах металу головки не буде забезпечуватися утворення дисперсної перлітної структурі, а також достатньої твердості металу загартованого шару, особливо на глибині. При охолодженні головки із швидкістю більш 147С/с відбудеться переохолодження поверхні головки, особливо її бічних викружок з утворенням неоднорідної структури за рахунок появи в перліті ділянок бейніту або мартенсіту, що не дозволяється, згідно з вимогами технічних умов.

Первинне охолодження "...від б00"С до З80"С із швидкістю 4-12"С/с.." з оптимальним при завершенні процесу гартуванням головки рейок із вуглецевої й низьколегованої сталі на дисперсну перлитну структуру, що визначають Технічні умови.

При охолодженні головки рейок на завершальному етапі загартування із швидкістю менш 4"С/с в ' її глибинних шарах не в достатній мірі буде проходити утворення дисперсної структури, а отже твердості і глибини 2о загартованого шару, що відповідають вимогам Технічних умов. Охолодження головки рейок на завершальному етапі термообробки із швидкістю більш 12"С/с недоцільне, тому що для завершення процесу гартування в глибинних шарах головки рейок з низьколегованої доти заевтектоїдної сталі може привести до одержання підвищеної твердості на глибині 6-1Омм у порівнянні з поверхневим шаром.

Доказані швидкості охолодження в позначених інтервалах температур обрані на основі запису і аналізу сч г термокінетичних діаграм вуглецевої і низьколегованих та заевтектоїдних рейкових сталей. "м. самовідпуск проводять в інтервалі температур 520-400"7С на протязі 55-90с ..."7. і)

В поодинокому випадку здійснення способу проведення самовідлуску при температурі вище 5207С небажано.

Тому, що це викличе зниження твердості на поверхні і по перерізу металу загартованого шару головки рейки, отримання великозернистого перліту з різко збільшеною міжплатівковою відстанню від 2 до Змкм, в наслідок Ге!

Зо чого помітно зменшиться тимчасовий опір розриву, і межа текучості до рівня, що нижче вимог, Технічним умов на поверхнево загартовані рейки. Закінчувати самовідпуск нижче температури 430"С відповідно термокінетичній о діаграмі, а також практиці термообробки рейок з вуглецевої і низьколегованої сталі свідчить, що в структурі о металу загартованого шару з'являються ділянки бейніту в основній високодисперсній перлітній структурі, а також ділянки з підвищеною твердістю, що не припускається вимогами Технічних умов, тому що такі ділянки -- зв структури і твердості спричиняють крихкість металу головки рейки і зародження мікротріщин в головці рейки. «о

Час самовідпуску рейок на протязі 55-90с - це гой час, при якому тепло, що акумульоване в нижчих шарах головки, встигає дифундіювати до поверхневих шарів із зменшенням градієнту температур по перерізу нагрітого шару головки при швидкостях переміщення рейок в рейкогартувальній машині, тобто з ЗОмм/с до існуючої 43-45мм/с. При самовідпуску менше 55с зберігається великий градієнт температур по перерізу головки, що при « вторинному (остаточному) охолодженні водою викличе значну диференціацію залишкових напруг а при З с самовідпуску рейок на протязі більше 90с збільшується довжина зони самовідпуску, а тим самим і довжина рейкогартувальної машини із зменшенням корисних площин термовідділення. ;» ".. після чого виконують вторинне охолодження...", яке виявляється остаточним охолодженням головки рейки і відповідно заявленому способу термічної обробки рейок здійснюється, після самовідпуску в інтервалі температур 520-400"С, до 50-30"С. При вторинному охолодженні відбувається остаточне формування величини б залишкових напруг в рейках.

Гранична температура скінчення вторинного охолодження що дорівнює 50-30"С, є граничною і зв'язана з тим, - що після виходу з гартувальної машини рейки піддається неруйнуючому контролю твердості приладами, о експлуатація яких при температурі вище 507С забороняється в наслідок виходу їх з ладу.

Вторинне охолодження рейок "... здійснюють із температури самовідпуску до 50-30"С в системі верхніх і о нижніх роликів, що розташовані в шаховому порядку...", дозволяє утримати рейки в упруго-вигнутому стані за

Ге) визначеним радіусом вигину", з яких верхні ролики є притиснуючими, а нижні ведучими і опорними. Вказана система розташування роликів в зоні вторинного охолодження дозволяє створити умови, для остаточного врівноваження пружних деформацій підошви і загартованої головки і формуванню залишкових напруг. 5Б ".. при цьому рейки вигинають по кривій з максимальною кривиною на підошву в зоні нагріву й охолодження на величину, що забезпечує врівноваження залишкових напруг, що виникають в головці рейки при

Ф) термообробці...". ка Дана технологічна операція передумовлена для того, щоб компенсувати залишкові напруги, що виникають в головці рейок при їх термообробці в зонах нагріву й охолодження. Для цього рейки, що переміщуються крізь во рейкогартувальну машину, вигинають по кривій спочатку "на головку" в зоні задаючих роликів із проектним радіусом вигину 9Ом з наступним плавким переходом "на підошву" з досягненням максимального викривлення по радіусу 24м в зонах нагріву, первинного охолодження, самовідпуску і вторинного охолодження. Після виходу з цих зон рейки знову починають плавно вигинатися "на головку" по радіусу 9Ом з поступовим виходом на пряму ділянку, після чого вони піддаються розстикуванню. 65 Вигин рейок в зонах нагріву і охолодження на підошву дозволяє створити в ній залишкову деформацію, практично рівну тій, що утворюється в головці при термічній обробці. Після загартування рейки практично не мають викривлення в вертикальній площині, в наслідок чого правка їх на роликоправильній машині робиться за "полегшеним" режимом, що забезпечує в рейках формування невеликих залишкових напруг. Вище зазначені радіуси вигину рейок в рейкогартувальній машині постійні і при гартуванні на структуру дисперсний перліт і твердість НВ 341-388 забезпечують прямолінійність, що відповідає вимогам Технічних умов.

Сутність винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображено:

На фіг.1 показані етапи охолодження головки рейок, накладених на термокінетичну діаграму перетворення аустеніту в рейковій сталі. На цій фігурі позиціями зазначені: 1 - термокінетична діаграма перетворення аустеніту в перліт з накладеною рекомендованою швидкістю 7/0 охолодження; 2 - перши етап охолодження рейок;

З - другий етап охолодження рейок; 4 - третій етап охолодження рейок;

П - перліт; 15 Б - бейніт;

Мн - мартенсіт.

На фіг.2 показана технологічна схема розташування устаткування рейногартувальної машини згідно з заявленим способом термічної обробки рейок. На цій фігурі позиціями позначені: 5 - зона нагріву головки рейки СВУ; 20 6 - індуктори; 7 - зона природного підстужування рейок; 8 - зона первинного охолодження рейок; 9 - охолоджуючі пристрої; - зона самовідпуску рейок; сч 25 11 - зона вторинного охолодження рейок; 12 - верхні притискуючі ролики; і) 13 - нижні опорні ролики; 14 - форсунки вторинного охолодження рейок; - ділянка вигину рейкової нитки на головку з проектним радіусом З9Ом; Ге! зо 16 - ділянка вигину рейкової нитки на підошву з проектним радіусом 24м; 17 - секція задаючих роликів; що) 18 - секція видаючих роликів; о 19 - рейкова нитка; - напрям руху рейок в РГМ. --

На фіг.3 показані технологічні операції термообробки рейок в рейкогартувальній машині (нагрів, первинне «о охолодження, самовідпуск і вторинне охолодження) згідно заявленим способом: 21 - перший етап нагріву головки рейки СВУ; 22 - проміжне природне підстужування головки рейки; 23 - другий етап нагріву головки рейки СВУ; « 240- охолодження головки рейки Із швидкістю 2-8"С/с в інтервалі температур 980-800; з с 25 - охолодження головки рейки із швидкістю 6-142С/с в інтервалі температур 600-600"; 26 - охолодження головки рейки із швидкістю 4-127С/с в інтервалі температур 600-380"; з 27 - зона самовідпуску; 28 - зона вторинного охолодження.

Винахід, наприклад, реалізується таким чином: рейки складу, що наведені в табл. 1, за допомогою

Ге» стиковочних пристроїв з'єднували в безперервну нитку і пропускали крізь рейкогартувальну машину (РГМ).

Рейки 19, що надходять в секцію задаючих роликів 17, вигинаються на головку по радіусу, рівному 9Ом (15), а - потім за мірою переміщення їх в РГМ повільно вигинаються на підошву 16 по радіусу, рівному 24м. Надходячи в о зону нагріву СВЧ (струмом високої частоти) 5 головка рейок в двох групах індукторів 6 нагрівається до сл 5р вказаних температур з природним підстужуванням в проміжку між нагрівом в першій і другій групі індукторів 7. со

М ер дюра 007000 Втлецева доєвтектодна 07108208210200250041 - 0012 2 |Буглецевазаєвтектодна 08309508009800240,040 - 0010 о 00800 Низьколегована довтектоїдна 071-081 0,61-1,00022:00380,54 009... о 417 Низьколегована заевтактоїідна |0,83-0,00 0,81:0.09 0.023001 1056 00 во Кожна група рейок складу, що наведена в табл. 1, що піддавалась загартуванню з нагріву СВЧ й охолодженню водоповітряною сумішшю за режимами, що наведені в табл. 2.

Таблиця 2 б5 складом сталі Швидкість Температура Температура |Температура Швидкість охолодження /самовідпуску, сш з ше рейок в РГМ, групі індукторів |підстужування, групі індукторів / інтервалі температур, "С мм/г на першому етапі/|Т, С на другому етапі ше о ге доевтектоїдна ше "1-1 заевтектоїдна о ТАТА

Низьколегована доевтектоїдна шт ТІ ИЙ ПТН

Низьколегована заевтактоїдна

Після виходу із зони нагріву рейки по ходу руху надходять в зону первинного охолодження в зону первинного охолодження 8, де головка рейки охолоджується водоповітряною сумішшю з диференційованими швидкостями за допомогою охолоджуючих пристроїв (патент України Моб820), після чого переміщаючись рейки надходять в зону самовідпуску 10, де частково відбувається додатковий приплив тепла в верхні шари металу головки з нижчележачих та вирівнювання температури по перерізу нагрітої головки. Далі рейки із зони самовідпуску переміщуються в зону вторинного (остаточного) охолодження 11, де за допомогою охолоджуючих пристроїв 14, розташован них між верхніми притискуючими роликами 12, охолоджуються до 50"С. В зоні вторинного охолодження рейки підошвою спираються на нижні опорні ведучі ролики 13.

Треба відзначити, що в зоні нагріву і охолодження рейки вигинались по кривій з максимальною кривизною "на сч 29 підошву" на величину, що забезпечує врівноваження залишкових напруг, які виникають в головці рейки при Ге) термообробці.

Практично це досягається шляхом вигину рейкової нитки по проектному радіусу 16, що дорівнює 24м.

Після виходу із зони вторинного охолодження рейки надходять в секцію видаючих роликів 16, де плавно починають вигинатися "на головку" по радіусу рівному Ум. З рейкогартувальної машини рейки виходять в о прямолінійному стані і надходять в розстикувальну установку, а далі на приймальні рольганги стелажів. юю

Властивості рейок, різного хімічного складу наведеного в таблиці 1, загартованих по режимах, що наведені в таблиці 2 відповідають вимогам Технічним умов, загартованих після нагріву СВУ, наведені в табл. 3. о -

Зо Група рейок за складом сталі Твердість Мікроструктура Глибина загартованого шару, мм! Механічні властивості | со

Заявлений спообтермообробки реє 01001 « - з - з» о

Ф

- о

Фо" со Після охолодження головки рейок з нагріву СВЧ водоповітряною сумішшю із застосуванням режимів нагріву і охолодження за заявленим способом має місце рівномірний розподіл твердості по перерізу і боковим частинам головки рейки. При цьому висока твердість на рівні НРС 41-37 зберігається на глибині до 18мм, після чого 29 плавно знижується до НРС 33,5 на глибині 28мм.

ГФ) Цей рівень твердості (НРС 33,5) згідно з Технічними умовами на загартовані рейки відповідає граничному значенню нижнього рівня твердості, що обумовлює глибину загартованого шару. о Характерною особливістю цього способу термітної обробки рейок є наявність високих показників середнього рівня твердості металу (НРС 41-37) бокових частин головки рейки, проти НРС 36-34 для рейок, що загартовані за 60 існуючим способом, що розповсюджується на глибину, що дорівнює 11-14мм, що в 2 рази більше, ніж для загартованих рейок поточного виробництва, які термооброблені по способу прототипу.

Мікроструктура металу загартованого шару головки рейок на глибині до 16-22мм складається з трооститу і сорбіту загартування з міжплатівковою відстанню, що дорівнює 0,4мкм, а далі із сорбіту загартування, що на глибині 26-28мм переходить в початкову перлітну структуру, загартованих з нагріву СВЧ за існуючим способом із бо сорбіту, рідніше з троостосорбіту загартування з міжплатівковою відстанню 0,6-0О,8мкм на глибині 11-12мм.

Мікроструктура металу загартованого шару однорідна без виділяючихся світлих і темних смуг, іноді характерних для рейок, що загартовані за поточною технологією.

Такий розподіл твердості і наявності високого комплексу механічних властивостей, а також високодисперсної і однорідної структури центральної і бокових частин металу загартованого шару головки рейок, дозволяють в 2 рази перекрити зону дії максимальних контактних навантажень, а також на 3095 збільшити опір головки рейок зношеності і розвитку дефектів контактно-утомленого походження при експлуатації їх в особливо важких умовах і низьких кліматичних температурах. Крім того зменшується переробка рейок по поверхневих дефектах на 895.

Згідно з даними проведених випробувань металу рейок з вищеприведених марок сталей, загартованих за /о заявленим способом в порівнянні з прототипом, вони мають такі переваги: збільшується в 1,8-2 рази глибина загартованого шару центральної і, особливо, бокових частин головки рейок; збільшується на 3595 середній рівень твердості і механічних властивостей металу загартованого шару головки рейок; забезпечується в загартовленому шарі головки однорідна і високодисперсна структура трооститу гарту з міжплатівковою відстанню 0,4мкм, замість структури сорбіту гарту з міжплатівковковою відстанню 0,6-0,бмкм; можливість загартування рейок за єдиним режимом із складом вуглецю в усьому діапазоні вимог ГОСТ 24182-80 (0,71-0,8296 С) і застосувати замість двох існуючих режимів один за заявленою технологією.

Суспільно корисна перевага заявленого способу термічної обробки рейок в порівнянні з прототипом, го складається в тім, що вперше в практиці термообробки рейок з нагріву СВЧ на меткомбінаті "Азовсталь" розв'язана задача загартування за єдиним режимом рейок, що мають вуглецю в усьому діапазоні вимог стандарту (0,71-0,82905) замість застосовуваних двох режимів для рейок із складом вуглецю в межах 0,71-0,76905

С ой 0,77-0,8295 С. При такому режимі термообробки рейок забезпечується підвищення фізико-механічних властивостей і якості металу загартовленого шару головки на 3595 в порівнянні з рейками, загартованими по с існуючим двом режимам. Збільшується на 3095 зностійкість і контактно-утомлена міцність металу головки рейок.

Заявлений спосіб термічної обробки рейок являє значний інтерес для народного господарства, тому що при і) впроваджуванні його в виробництво дозволяє збільшити продуктивність рейкогартувальних агрегатів меткомбінату "Азовсталь" і підвищити вихід придатних і експлуатаційну стійкість рейок, а також усунути трудомістку технологічну операцію проміжного складування рейок для гартування з нагріву СВЧ по двох Ге! зо режимах в залежності від вмісту вуглецю.

ІС)

Claims (2)

1. Формула винаходу - «- ЩЕ Спосіб термічної обробки рейок, що полягає в з'єднанні рейок в безперервну нитку, пружним згинанням «со рейок, нагріванні під загартування струмами високої частоти головки рейок по всій довжині, первинному охолодженні головки рейок і самовідпуску при безперервному послідовному переміщенні рейкової нитки крізь гартувальну машину, який відрізняється тим, що нагрів під загартування виконують в два етапи, на першому етапі здійснюють нагрів до 1050-1100 "С, після чого виконують короткочасне проміжне природне підстуджування « 70 до температури 820-860 "С протягом 10-25 с, на другому етапі здійснюють нагрів до 920-980 "С з її з с стабілізацією, після чого виконують первинне охолодження до 480-380 "С, при цьому охолодження в інтервалі температур: :з» від 980 "С до 800 "С здійснюють із швидкістю 2-8 "С/с; від 800 "С до 600 "С здійснюють із швидкістю 6-14 "С/с; від 600 "С до 380 "С здійснюють із швидкістю 4-12 "С/с, ФО самовідпуск здійснюють в інтервалі температур 520-400 "С протягом 55-90 с, після чого здійснюють вторинне охолодження, при цьому рейки вигинають по кривій з максимальною кривизною на підошву в зоні нагрівання і - охолодження на величину, що забезпечує врівноваження залишкових напруг, які виникають в головці рейки при о термообробці.
2. 2. Спосіб термічної обробки рейок по п. 1, який відрізняється тим, що вторинне охолодження здійснюють від 1 температури самовідпуску до 50-30 "С в системі верхніх і нижніх роликів, що розташовані в шаховому порядку. 3е) Ф) іме) 60 б5