CZ292435B6 - Kolejový díl a způsob jeho výroby - Google Patents

Kolejový díl a způsob jeho výroby Download PDF

Info

Publication number
CZ292435B6
CZ292435B6 CZ19941662A CZ166294A CZ292435B6 CZ 292435 B6 CZ292435 B6 CZ 292435B6 CZ 19941662 A CZ19941662 A CZ 19941662A CZ 166294 A CZ166294 A CZ 166294A CZ 292435 B6 CZ292435 B6 CZ 292435B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
rail
range
weight
steel
temperature
Prior art date
Application number
CZ19941662A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ166294A3 (en
Inventor
Wilhelm Heller
Gerhard Ratz
Original Assignee
Bwg Butzbacher Weichenbau Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6449363&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CZ292435(B6) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Bwg Butzbacher Weichenbau Gmbh filed Critical Bwg Butzbacher Weichenbau Gmbh
Publication of CZ166294A3 publication Critical patent/CZ166294A3/cs
Publication of CZ292435B6 publication Critical patent/CZ292435B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009—Pearlite
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S148/00—Metal treatment
    • Y10S148/902—Metal treatment having portions of differing metallurgical properties or characteristics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Adornments (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Kolejov² d l (10) vyroben² z oceli, ur en² pro pou it jak pro kolejnice, tak i pro v²hybky, p°i em pou itou ocel je ocel zpracovan ve vakuu s obsahem, v procentech hmotnostn ch, 0,53 a 0,62 % C, 0,15 a 0,25 % Si, 0,65 a 1,1 % Mn, 0,8 a 1,3 % Cr, 0,05 a 0,11 % Mo, 0,05 a 0,11 % V, .<=. 0,02 % P, voliteln a 0,025 % Al, voliteln a 0,5 % Nb, zbytek elezo a obvykl doprovodn ne istoty. Pom r Mn ku Cr je v rozmez 0,80 .<=. Mn ku Cr .<=. 0,85 a pom r Mo ku V je asi 1 s t m, e kolejov²m d lem (10) ve form kolejnice je v lcovan ocel s perlitickou strukturou a kolejov²m d lem (10) ve form sti v²hybky je st v lcovan kolejnice jako v²choz materi l, kter m alespo v sti (18) hlavy kolejnice martenzitickou strukturu doc lenou zuÜlecht n m. U zp sobu v²roby kolejov ho d lu (10) ve form kolejnice se ocel v lcuje na perlitickou strukturu s minim ln pevnost 900 N/mm.sup.2.n. a pro v²robu kolejov ho d lu (10) ve form sti v²hybky se st kolejnice alespo v oblasti jej hlavy oh°eje na austenitiza n teplotu v rozsahu od 850 .degree.C do 1050 .degree.C, pomoc chladic ho m dia se po dobu v rozsahu od 60 do 120 sekund ochlazuje z teploty asi 850 .degree.C na asi 500 .degree.C a po dobu v rozsahu od 140 do 400 sekund se ochlazuje z teploty asi 500 .degree.C a na 200 .degree.C, na e se popouÜt na minim ln pevnost 1500 N/mm.sup.2.n..\

Description

Kolejový díl a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká kolejového dílu vyrobeného z oceli, a způsobu jeho výroby.
Dosavadní stav techniky ιό
Zejména v důsledku zvyšujících se rychlostí vlaků se stále více zvyšují požadavky na železniční svršek. Zejména kolejnice a výhybky musí být přitom velmi odolné proti otěru, otlačení a proti únavě. Musí mít rovněž dobrou odolnost proti lomu a musí byt vhodné ke svařování. Tyto požadavky odůvodňují použití kolejnic s minimální pevností od 900 N/mm* do 1100 N/mm.
Chemické složení a mechanické vlastnosti použitých kolejnic, které jsou známé například z nauky o technických materiálech Werkstoffkunde Stáhl, svazek 2, D 27, str. 594/602, nakladatelství Stahleisen, Duseldorf 1985, stať „Stahle fůr den Eísenbahnoberbau“, jsou uvedeny například v Tabulce 1.
Tabulka 1
Jakost C Mn Si Cr P max S max Rm A5
% % % % % % N/mm2 %
700 0,40/0,60 0,80/1,25 0,05/0,35 - 0.05 0,05 680-830 > 14
900 A 0,60/0,80 0,80/1,30 0,10/0,50 - 0.04 0,04 880-1030 >10
900 B 0,55/0,75 1,30/1,70 0,10/0,50 - 0.04 0,04 880-1030 > 10
1100* 0,60/0,82 0,80/1,30 0,30/0,90 0,80/1,30 0.03 0,03 >1080 > 9
* (dalšími legovacími přísadami mohou být: Mo <0,1 %, V < 0,2 %)
Přitom znamenají:
C = uhlík, Mn = mangan, Si = křemík, Cr = chrom, Pmax = maximální množství fosforu, Smax = 30 maximální množství síry, Rm = mez pevnosti, A5 = tažnost neboli poměrné prodloužení při přetržení.
Se vzrůstající pevností u přirozeně tvrdých kolejnic způsobila obvykle zpravidla klesající houževnatost jak u kolejnic, tak i u výhybek vývoj v tom směru, aby došlo k dalšímu zlepšení 35 užitných vlastností tepelným zpracováním. Přitom se prosadilo martenzitické tepelné zušlechťování a jemné perlitování, viz například „Zur Schienenherstellung und -entwicklung ing GroBbritannien, in den USA, in Kanada sowie in Japan“, Stáhl und Eisen 90 (1970), str. 922/28 nebo dokumenty DE 25 41 978 C, a DE 34 46 798 Cl.
Nevýhodou u martenzitického zušlechťování, tedy austenitizací, kalení a popouštění, je nedostatečné vytvrzení a/nebo pevnost v tahu menší než 1300 N/mm2 při tvrdosti menší než 400 HV.
U výhybek, zejména vjejich srdcovkové části, byla skupina kolejnicových ocelí nahrazena 45 zušlechtěnými ocelemi. Přitom se používají oceli jako 50 Cr Mo4 a 50 Cr V4. Přitom se provádí jejich zušlechťování na pevnost v tahu od 1100 N/mm2 do 1350 N/mm2.
-1 CZ 292435 B6
Znovu byla samozřejmě zavedena výroba zušlechtěných kolejnic. Podnětem k tomu bylo mimo jiné to, že použití zušlechtěných ocelí pro výhybky neumožňuje výrobu výhybek zjednotného druhu materiálu, protože zušlechtěné oceli, když se válcují na kolejnice, nemají požadované mechanické a technologické vlastnosti. Rovněž mají po zušlechtění omezenou pevnost.
Při jemném perlitování se vychází z kolejnic UIC 900 A podle Tabulky 1, respektive ze srovnatelné jakosti AREA. Přitom se dosahuje dobrých hloubek zakalitelnosti, přičemž ovšem nejvyšší hodnoty tvrdosti jsou ohraničeny mezi < 400 HV. Mez průtažnosti a pevnost v tahu jsou v rozmezí od 850 N/mm2 do 1250 N/mm2 (viz například „Erprobung hochfester naturharter ío Schienen auf der Gotthardstrecke, Ch. Hoffmann, W. Heller, J. Fliige, R. Schweitzer, ETR 38 (1989), str. 775/781).
Spojení jemného perlitování se současným vytvrzením umožňuje dosahování tvrdosti v rozsahu od 400 HV při mezi průtažnosti v rozsahu od 800 N/mm2 do 900 N/mm2. Použité oceli se přitom 15 pohybují na hranici přípustné houževnatosti proti tvoření trhlin. Všeobecně se za horní hranici pevnosti v tahu považuje hodnota 1400 N/mm2.
Aby bylo možno na kriticky namáhaných místech výhybky dosáhnout vyšší pevnosti, bylo rovněž navrhováno navařit v oblasti špičky srdcovky zvlášť tvrdou zvláštní ocel (HV > 500) 20 („Developments in high-speed tumout design“, Dr. Helmut Adelsberger, Voest-Alpine GmbH (1991)).
Z dokumentu DE31 11 420 AI je známá v podstatě perlitická slitina oceli, u níž má austenitizační teplota hodnotu 743 °C, aby při odvalování respektive prokluzování kola po kolejnici byla 25 vyloučena nežádoucí tvorba martenzitu. Aby bylo možno části výhybky zocelí zušlechtit, navrhuje se podle dokumentu EP 0 247 021 A2 ohřát·, ocel na austenitizační teplotu a při použití plynného a/nebo kapalného chladicího prostředku provést zrychlené ochlazení, při němž se použijí alespoň dva nástavce s tryskami.
Dokument US 4 895 605 se týká způsobu výroby kalených kolejnic. Přitom se použije ocel s obsahem uhlíku v rozsahu od 0,7 do 0,82 % hmotnostních. Obsah křemíku je alespoň 0,41 % hmotnostních.
Dokument DE 31 11 420 AI se týká kolejnic, které jsou vyrobeny z perlitických slitin oceli, které 35 mají obsah křemíku v rozsahu od 0,4 do 0,75 % hmotnostních.
Z dokumentu DE 34 46 794 Cl je znám způsob tepelného zpracování perlitických ocelí na výrobu kolejnic. Obsah křemíku se pohybuje v rozsahu od 0,25 do 0,5 % hmotnostních. Proto je zde přítomen niob v rozsahu od 0,02 do 0,10 % hmotnosti, dusík v rozsahu od 0,010 do 0,025 % 40 hmotnostních a hliník v rozsahu od 0,010 do 0,070 % hmotnostních.
Úkolem vynálezu proto je vytvořit kolejový díl a způsob jeho výroby, který bude použitelný jak pro normální koleje, tak i pro výhybky, přičemž ocel použitá jako kolejnicový materiál bude mít zvlášť výbornou houževnatost proti tvoření trhlin a tím i odolnost proti vzniku lomu perlitických 45 kolejnic odpovídajícího stupně pevnosti. Rovněž pevnost a s tím spojená mez průtažnosti budou zaručovat odolnost proti plastické deformaci, ke které může zejména docházet u velmi namáhaných výhybek.
Podstata vynálezu
Tento úkol splňuje kolejový díl vyrobený z oceli, podle vynálezu, jehož podstatou je, že ocel je ocelí zpracovanou ve vakuu s obsahem, v procentech hmotnostních, 0,53 až 0,62 % C, 0,15 až 0,25 % Si, 0,65 až 1,1 % Mn, 0,8 až 1,3 % Cr, 0,05 až 0,11 % Mo, 0,05 až 0,11 % V, < 0,02 % P, 55 volitelně až 0,025 % AI, volitelně až 0,5 % Nb, zbytek železo a obvyklé doprovodné nečistoty,
-2CZ 292435 B6 přičemž poměr Mn ku Cr je v rozmezí 0,80 < Mn ku Cr < 0,85 a poměr Mo ku V je asi 1 s tím, že kolejovým dílem ve formě kolejnice je válcovaná ocel s perlitickou strukturou a kolejovým dílem ve formě části výhybky je část válcované kolejnice jako výchozí materiál, která má alespoň v části hlavy kolejnice martenzitickou strukturu docílenou zušlechtěním.
U oceli bez AI by měl být obsah AI bez kontrolovaných přísad AI v rozsahu od 0,001 % do 0,005 %, pokud možno méně než 0,003 % hmotnostních. Při přidávání AI jako podílu slitiny by měl být obsah AI v rozsahu 0,015 až 0,025 %. Obsah vodíku by ve všech případech měl být menší než 2 ppm (cca 2 mg/l).
Ocel může popřípadě obsahovat niob (Nb) rozsahu od 0,002 % do 0,004 % hmotnostních.
Kolejnice sestávající z válcované oceli s perlitickou strukturou má s výhodou pevnost v rozsahu od 900 N/mm2 do 1200 N/mm2 při houževnatosti proti tvorbě trhlin alespoň 1500 N mm2.
Uvedený úkol dále splňuje způsob výroby kolejového dílu alespoň válcováním oceli, podle vynálezu, jehož podstatou je, že se použije ocel zpracovaná ve vakuu s obsahem, v procentech hmotnostních, 0,53 až 0,62 % C, 0,15 až 0,25 % Si, 0,65 až 1,1 % Mn, 0,8 až 1,3 % Cr, 0.05 až 0,11 % Mo, 0,05 až 0,11 % V, < 0,02 % P, volitelně až 0,025 AI, volitelně až 0,5 % Nb, zbytek železo 20 a obvyklé doprovodné nečistoty, přičemž poměr Mn ku Cr je v rozmezí 0,80 < Mn ku Cr < 0,85 a poměr Mo ku V je asi 1 s tím, že pro výrobu kolejového dílu ve formě kolejnice se ocel válcuje na perlitickou strukturu s minimální pevností 900 N/mm2 a pro výrobu kolejového dílu ve formě části výhybky se část kolejnice alespoň v oblasti její hlavy ohřeje na austenitizační teplotu v rozsahu od 850 °C do 1050 °C, pomocí chladicího média se po dobu v rozsahu od 60 do 25 1 20 sekund ochlazuje z teploty asi 850 °C na asi 500 °C a po dobu v rozsahu od 140 do 400 sekund se ochlazuje z teploty asi 500 °C až na 200 °C, načež se popouští na minimální pevnosti 1500 N/mm2.
Pokud se použije ocel bez AI, měl by být obsah AI bez kontrolovaného přidávání AI v rozsahu od 30 0,001 % do 0,005 %, pokud možno menší než 0,003 % hmotnostních. Pokud bude AI součástí slitiny, měl by být obsah AI v rozsahu od 0,015 % do 0,025 % hmotnostních.
Část kolejnice se s výhodou indukčně ohřeje a následně zejména stlačeným vzduchem ochlazuje rychlostí ochlazování asi 175 °C/min z teploty asi 850 °C na asi 500 °C, potom se ochlazuje 35 rychlostí ochlazování asi 75 °C/min z asi 500 °C na asi 200 °C, popřípadě se dochlazuje na vzduchu při pokojové teplotě a následně se při teplotě asi 500 °C popouští, přičemž popouštění trvá v rozsahu od 30 minut do 120 minut.
S výhodou se celý průřez uvedené části kolejnice austenitizuje a ochlazuje tak, že ve vnější části 40 hlavy se vytvoří martenzit, v navazující vnitřní části hlavy se vytvoří převážně bainit a ve zbylé části se vytvoří perlitická struktura. Uvedená část kolejnice se s výhodou v celém svém průřezu zakalí.
Uvedená část kolejnice se s výhodou v celém svém průřezu zakalí a potom se ve své vnější 45 a vnitřní části hlavy popouští při popouštěcí teplotě TA, s výhodou v rozsahu 500 °C < TA < 600 °C, načež se zbylý průřez při teplotě Tg, kde TB > TA, přičemž s výhodou je teplota TB v rozsahu od asi 100 °C do 150 °C vyšší než teplota TA, popouští na pevnost, která je o asi 400 N/mm2 nižší než pevnost ve vnější a vnitřní části hlavy.
Uvedený úkol dále splňuje způsob výroby kolejového dílu ve formě části výhybky s pevností > 1500 N/mm2 v hlavě kolejnice, podle vynálezu, jehož podstatou je, že z ocelí zpracované ve vakuu s obsahem, v procentech hmotnostních, 0,53 až 0,62 % C, 0,15 až 0,25 % Si, 0,65 až 1,1 % Mn, 0,8 až 1,3 % Cr, s poměrem Mn ku Cr v rozsahu asi 0,80 < Mn ku Cr < 0,85, s 0,05 % až 0,11 % Mo, 0,05 % až 0,11 % V, s poměrem Mo ku V = 1, s obsahem < 0,02 % P, volitelně až
-3CZ 292435 B6
0,025 % AI, volitelně až 0,5 % Nb, zbytek železo a obvyklé doprovodné nečistoty, se válcováním vytvoří část kolejnice sperlitickou strukturou s pevností v rozsahu od 900 N/mm do 1200 N/mm2 při houževnatosti proti vzniku trhlin vyšší než 1550 N/mm2, ohřevem hlavy kolejnice na teplotu v rozsahu od 850 °C do 1050 °C se vytvoří austenit, načež se pomocí chladicího 5 média ochlazuje z teploty asi 850 °C na asi 500 °C v rozsahu od 60 do 120 sekund, a z teploty asi
500 °C na asi 200 °C v rozsahu od 140 do 400 sekund, a následně se popouští na pevnost vyšší než 1500 N/mm2.
Způsobem podle vynálezu je vyřešena materiálem a tepelným zpracováním možnost vytvoření 10 perlitické oceli ve válcovaném stavu, která je rovnocenná se standardní a zvláštní jakosti a může být svařována, přičemž při výchozí pevnosti > 900 N/mm2, respektive > 1000 N/mm2, respektive > 1100 N/mm2 je možno kalením a popuštěním v hlavě kolejnice dosáhnout pevnosti větší než 1500 N/mm2 odpovídající tvrdosti >450HV. Přitom má ocel ve válcovaném stavu zřetelně vynikající houževnatost proti vzniku trhlin, a proto i odolnost proti vzniku lomu perlitických 15 kolejnic odpovídajících pevnostních stupňů. Pevnost a s ní spojená mezi průtažnosti znamená, že ocel je odolná proti plastickým deformacím, ke kterým může docházet zejména u vysoce namáhaných výhybek.
Podle vynálezu je možno požadovaných pevnostních stupňů dosáhnout u ocelí, jejichž porov20 návací analýza je uvedena v následující Tabulce 2:
Tabulka 2
Ocel Mez průtaž. v tahu C Si Mn Cr Mo/V P max
N/mm2 % ± 0,02 % ± 0,05 %±0,10 %±0,10 %±0,01 %
1 >900 0,55 0,20 0,75 0,90 0,06 0,020
2 > 1000 0,58 0,20 0,85 1,00 0,08 0,020
3 >1100 0,60 0,20 1,00 1,20 0,10 0,015
Podle vynálezu je ve válcovaném stavu u kolejnic například profilu UIC 60 při stejné pevnosti oproti kolejnicím podle technických dodacích podmínek UIC 860 dosaženo zřetelně vyšší houževnatosti, především houževnatosti proti vzniku trhlin, jak vyplývá z další Tabulky 3. Zejména houževnatost proti vzniku trhlin je vhodná pro posouzení možného vzniku lomu a je měřítkem 30 bezpečnosti proti vzniku lomu.
Tabulka 3
jakost UIC 900 A ocel 1 ocel 2 jakost UIC 1100 ocel 3
mez pevnosti v tahu Rm (N/mm ) 975 975 1044 1126 1126
tažnost A5 (%) 13,5 16,0 (+19) 15,0 10,0 13,0 (+ 30 %)
houževnatost proti vzniku trhlin KLC (N/mm2) 1200 1750 (+ 46 %) 1670 1010 1650 (+ 63 %)
Avšak rovněž oproti jemně perlitovaným kolejnicím mají kolejové díly zušlechtěné podle vynálezu značné výhody ve svých mechanických vlastnostech, jak vyplývá z následující Tabulky 4:
-4CZ 292435 B6
Tabulka 4
zpracování Rpo,2 Rm mez únavy při střídavém napětí v ohybu K;c
N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2
jemné perlitování 850 1250 400 1050
podle vynálezu 1390 1550 700 1800
+ 59 % + 24 % + 75 % + 71 %
Jak vyplývá z Tabulky 4, je pro vytvoření geometrie u výhybek důležitá mez průtažnosti Rpo?, která je oproti jemně perlitovaným výhybkám zvýšena o 59 %,a pevnost v tahu Rm. která je oproti jemně perlitovaným výhybkám zvýšena o 24 %. Mez pevnosti v ohybu, která určuje odolnost proti poškození z únavy, jakým je například olamování jízdních hran, se zlepšila o 75 %. Současně se mohla zvýšit houževnatost KiC proti vzniku trhlin o asi 70 %.
ío Řešením podle vynálezu vzniknou jak při konstrukci kolejí, tak zejména při konstrukci výhybek, značné výhody. Očekávaná dlouhá doba životnosti přináší zlepšení odolnosti proti vzniku lomu, cestovního pohodlí a hospodárnosti.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález bude dále blíže objasněn na příkladném provedení podle přiložených výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje příčný řez tepelně zpracovanou kolejnicí podle vynálezu, obr. 2 teplotní a časový průběh při tepelném zpracování (poloschematicky), a obr. 3 průběh kalení tepelně zpracovaných kolejnic.
Příklady provedení vynálezu
Všechny procentové údaje v následujícím popisu se týkají % hmotnostních.
Na obr. 1 je znázorněn průřez kolejového dílu 10 podle vynálezu ve formě kolejnice, která sestává z paty 12, stojiny 14 a hlavy £6.
Pro výrobu kolejnice byla použita ocel zpracovaná ve vakuu o složení uvedeném v tabulce 2. U oceli bez Al činí podíl Al s výhodou v rozsahu od 0,001 % do 0,005 %, pokud možno méně 35 než 0,003 %. Hliník však může být přítomen v množství od 0,01 % do 0,05 %, stejně jako niob v množství od 0,02 % do 0,04 %.
Kolejnice byla tvářena válcováním a po válcování má perlitickou strukturu s pevností 900 N/mm2 až 1220 N/mm2 při houževnatosti proti vzniku trhlin vyšší než 1500 N/mm2.
Aby mohl být z kolejového dílu 10 vyroben díl výhybky, provede se zušlechťování, to znamená martenzitické kalení a popouštění. Za tím účelem se hlava 16 kolejnice ohřeje na kalicí teplotu, to znamená na austenitizační teplotu v rozsahu od 850 °C do 1050 °C, s výhodou indukčním způsobem. Potom se provede ochlazení, které se provádí v teplotním rozsahu od 850 °C do 45 200 °C po dobu od 140 do 400 sekund. Přitom by měla být rychlost ochlazování v dolní části slitiny vyšší a v horní části slitiny nižší.
Při takovém ochlazování vznikne při daném chemickém složení v oblasti vnější části 18 hlavy £6 kolejnice martenzit s malými podíly bainitu. Ve vnitřní části 20 hlavy 16, která následuje směrem
-5CZ 292435 B6 dovnitř, se vytvoří v teplotním rozsahu od 500 °C do 250 °C podíly bainitu až 70 %. Tyto podíly brání vzniku vysokých napětí způsobených ochlazováním a přeměnou v přechodu do základního materiálu a umožňují použití poměrně vysokého obsahu uhlíku C bez vzniku trhlinek.
Jinými slovy, vnější část 18 hlavy 16 je zušlechtěnou částí, vnitřní část 20 hlavy 16 je přechodovou částí, a za ní následující část 22, která je pod ní, odpovídá válcovanému stavu. Část 22 se rozkládá od dolní části hlavy 16 kolejnice přes stojinu 14 až do paty 12.
Po dosažení teploty 200 °C může být popřípadě provedené další ochlazení libovolného druhu. Popouštění se provede podle zvolené doby popouštění v teplotním rozsahu od 450 °C do 600 °C.
Na obr. 2 je poloschematicky znázorněna závislost teploty na čase při prováděném tepelném zpracování. Část 24 odpovídá ohřevu, část 26 vyrovnání teplot, část 28 ochlazování v rozmezí teplot od 950 °C do 500 °C, část 30 ochlazování v rozsahu teplot od 500 °C do 200 °C a část 32 ochlazování v rozsahu od 200 °C do 20 °C. Částí 34 začíná popouštění, to znamená ohřev na popouštěcí teplotu. Část 36 znázorňuje prodlevu na popouštěcí teplotě a konečně část 38 zobrazuje ochlazení na pokojovou teplotu.
Při indukčním ohřevu na teplotu 950 °C a při použití stlačeného vzduchu k ochlazení o rychlosti 150 °C/min v teplotním rozsahu od 850 °C do 500 °C a o rychlosti 75 °C/min v rozsahu od 500 °C do 200 °C s následujícím ochlazením na klidném vzduchu na pokojovou teplotu, a s popouštěním trvajícím 30 minut při teplotě 500 °C byl získán u oceli 3 v tabulce 2 průběh tvrdosti podle čárkované čáry 40 v pásmu 42 rozptylu podle obr. 3. Přitom je v grafu znázorněna tvrdost HV v závislosti na vzdálenosti od jízdní plochy 44 hlavy 16 kolejnice podél svislé osy 46.
Další průběhy tvrdosti na obr. 3 odpovídají částem výhybky, které byly zušlechtěny podle známého stavu techniky.
Pásmo 48 rozptylu tak odpovídá jemnému perlitování provedenému podle dokumentu DE 34 46 794 Cl.
Pásmo 50 rozptylu představuje jemné perlitování podle publikace „Kopfgehártete Schiene fur hochste Betriebsansprůche“, H. Schmedders, H. Bienzeisler, K.-H. Tucke a K. Wick, ETR (1990) sešit 4.
Čára 52 na obr. 3 představuje indukční zušlechtění podle článku „Zur Schienenherstellung und -entwicklung in Gropbritannien, in den USA, in Kanada sowie in Japan“, v časopise Stáhl und Eisen 90 (1970), str. 922/28, z něhož je zřejmý nevýhodný pokles tvrdosti u martenzitických struktur, ke kterému často dochází již v nepřípustných hloubkách.
Výhodné varianty řešení podle vynálezu jsou tyto:
Celý průřez kolejového dílu 10 může být austenitizován a potom ochlazen tak, že vnější část 18 hlavy 16 kolejnice na obr. 1 bude tvořit martenzit, vnitřní část 20 převážně bainit a zbylá část 22 průřezu bude mít perlitickou strukturu. Popouštění se provede tak, jak již bylo popsáno. Výhodou této varianty je, že na přechodu z tepelné zpracované části do základního materiálu nedochází ke ztrátě pevnosti.
Existuje rovněž možnost zakalit celý průřez a popustit tak, jak již bylo popsáno.
A konečně je možno celý průřez zakalit a části 18 a 20 popustit tak, jak již bylo popsáno. Zbylý průřez se přídavně popustí při teplotě vyšší o 100 až 150 °C tak, že v této části bude pevnost o asi 400 N/mm2 nižší než ve vnější části 18 a vnitřní části 20. Výhoda této varianty navíc spočívá v tom, že ve stojině 14 a patě 12 kolejového dílu 10 vznikne zvlášť vysoká odolnost proti lomu.

Claims (12)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Kolejový díl vyrobený z oceli, vyznačující se tím, že ocel je ocelí zpracovanou ve vakuu s obsahem, v procentech hmotnostních, 0,53 až 0,62 % C, 0,15 až 0,25 % Si, 0,65 až 1,1 % Mn, 0,8 až 1,3 % Cr, 0,05 až 0,11 % MO, 0,05 až 0,11 % V, < 0,02 % P, volitelné až 0,025 % Al, volitelně až 0,5 % Nb, zbytek železo a obvyklé doprovodné nečistoty, přičemž poměr Mn ku Cr je v rozmezí 0,80 < Mn ku Cr < 0,85 a poměr Mo ku V je asi 1 s tím, že kolejovým dílem (10) ve formě kolejnice je válcovaná ocel s perlitickou strukturou a kolejovým dílem ve formě části výhybky je část válcované kolejnice jako výchozí materiál, která má alespoň v části (18) hlavy kolejnice martenzitickou strukturu docílenou zušlechtěním.
  2. 2. Kolejový díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsah Al je v rozsahu od 0,001 % do 0,005 %, s výhodou menší než 0,003 % hmotnostních.
  3. 3. Kolejový díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl Al je v rozsahu od 0,015 % do 0,025 % hmotnostních.
  4. 4. Kolejový díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl Nb je v rozsahu od 0,001 % do 0,04 % hmotnostních.
  5. 5. Kolejový díl podle nároku 1,vyznačující se tím, že kolejnice sestávající z válcované oceli s perlitickou strukturou má pevnost v rozsahu od 900 N/mm2 do 1200 N/mm2 při houževnatosti proti tvorbě trhlin alespoň 1500 N/mm2.
  6. 6. Způsob výroby kolejového dílu alespoň válcováním oceli, vyznačující se tím, že se použije ocel zpracovaná ve vakuu s obsahem, v procentech hmotnostních, 0,53 až 0,62 % C, 0,15 až 0,25 % Si, 0,65 až 1,1 % Mn, 0,8 až 1,3 % Cr, 0,05 až 0,11 % MO, 0,05 až 0,11 % V, < 0,02 % P, volitelné až 0,025 % Al, volitelně až 0,5 % Nb, zbytek železo a obvyklé doprovodné nečistoty, přičemž poměr Mn ku Cr je v rozmezí 0,80 < Mn %Cr< 0,85 a poměr Mo ku V je asi 1 s tím, že pro výrobu kolejového dílu ve formě kolejnice se ocel válcuje na perlitickou strukturu s minimální pevností 900 N/mm2 a pro výrobu kolejového dílu ve formě části výhybky se část kolejnice alespoň v oblasti její hlavy ohřeje na austenitizační teplotu v rozsahu od 850 °C do 1050 °C, pomocí chladicího média se po dobu v rozsahu od 60 do 120 sekund ochlazuje z teploty asi 850 °C na asi 500 °C a po dobu v rozsahu od 140 do 400 sekund se ochlazuje z teploty asi 500 °C až na 200 °C, načež se popouští na minimální pevnost 1500 N/mm2.
  7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že uvedená část kolejnice se indukčně ohřeje a následně zejména stlačeným vzduchem ochlazuje rychlostí ochlazování asi 175 °C/min. z teploty asi 850 °C na asi 500 °C, potom se ochlazuje rychlostí ochlazování asi 75 °C/min z asi 500 °C na asi 200 °C, popřípadě se dochlazuje na vzduchu při pokojové teplotě, a následně se při teplotě asi 500 °C popouští.
  8. 8. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že doba popouštění je v rozsahu od asi 30 minut do asi 120 minut.
  9. 9. Způsob podle alespoň jednoho z předcházejících nároků 6 až 8, vyznačující se t í m, že celý průřez uvedené části kolejnice se austenitizuje a ochlazuje tak, že ve vnější části (18) hlavy se vytvoří martenzit, v navazující vnitřní části (20) hlavy se vytvoří převážně bainit a ve zbylé části se vytvoří perlitická struktura.
  10. 10. Způsob podle alespoň jednoho z předcházejících nároků 6 až 9, vyznačující se t í m, že uvedená část kolejnice se v celém svém průřezu zakalí.
    -7CZ 292435 B6
  11. 11. Způsob podle alespoň jednoho z předcházejících nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že uvedená část kolejnice se v celém svém průřezu zakalí a potom se ve své vnější a vnitřní části (18, 20) hlavy popouští při popouštěcí teplota TA, s výhodou v rozsahu 500 °C < TA < 600 °C, načež se zbylý průřez (12, 14, 22) při teplotě TB, kde TB > TA, přičemž s výhodou
    5 je teplota TB v rozsahu od asi 100 °C do 150 9C vyšší než teplota TA, popouští na pevnost, která je o asi 400 N/mm2 nižší než pevnost ve vnější a vnitřní části hlavy.
  12. 12. Způsob výroby kolejového dílu ve formě části výhybky s pevností > 1500 N/mm2 v hlavě kolejnice, vyznačující se tím, že z oceli zpracované ve vakuu s obsahem, v procentech ío hmotnostních, 0,53 % až 0,62 % C, 0,15 % až 0,25 % Si, 0,65 % až 1,1 % Mn, 0,8 % až 1,3 %
    Cr, s poměrem Mn ku Cr v rozsahu asi 0,80 < Mn ku Cr < 0,85, s 0,05 % až 0,11 % Mo, 0,05 % až 0,11 % V, s poměrem Mo ku V = 1, s obsahem < 0,02 % P, volitelně až 0,025 % AI, volitelně až 0,5 % Nb, zbytek železo a obvyklé doprovodné nečistoty, se válcováním vytvoří část kolejnice sperlitickou strukturou s pevností v rozsahu od 900 N/mm2 do 1200 N/mm2 při houževnatosti 15 proti vzniku trhlin vyšší než 1550 N/mm2, ohřevem hlavy kolejnice na teplotu v rozsahu od
    850 °C do 1050 °C se vytvoří austenit, načež se pomocí chladicího média ochlazuje z teploty asi 850 °C na asi 500 °C v rozsahu od 60 do 120 sekund, a z teploty asi 500 °C na asi 200 °C v rozsahu od 140 do 400 sekund, a následně se popouští na pevnost vyšší než 1500 N/mm2.
CZ19941662A 1992-01-11 1993-01-10 Kolejový díl a způsob jeho výroby CZ292435B6 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4200545A DE4200545A1 (de) 1992-01-11 1992-01-11 Gleisteile sowie verfahren zur herstellung dieser

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ166294A3 CZ166294A3 (en) 1995-04-12
CZ292435B6 true CZ292435B6 (cs) 2003-09-17

Family

ID=6449363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ19941662A CZ292435B6 (cs) 1992-01-11 1993-01-10 Kolejový díl a způsob jeho výroby

Country Status (17)

Country Link
US (1) US5482576A (cs)
EP (1) EP0620865B1 (cs)
KR (1) KR950700434A (cs)
AT (1) ATE137272T1 (cs)
AU (1) AU3258893A (cs)
BR (1) BR9305723A (cs)
CZ (1) CZ292435B6 (cs)
DE (2) DE4200545A1 (cs)
DK (1) DK0620865T3 (cs)
ES (1) ES2089783T3 (cs)
FI (1) FI98313C (cs)
GR (1) GR3020593T3 (cs)
HU (1) HUT67897A (cs)
NO (1) NO942577L (cs)
PL (1) PL171175B1 (cs)
RU (1) RU94040705A (cs)
WO (1) WO1993014230A1 (cs)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9313060D0 (en) * 1993-06-24 1993-08-11 British Steel Plc Rails
RU2107740C1 (ru) * 1993-12-20 1998-03-27 Ниппон Стил Корпорейшн Рельс из перлитной стали с высокой износостойкостью и ударной вязкостью и способ его производства
DE19621017C1 (de) * 1996-05-24 1998-01-08 Butzbacher Weichenbau Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Gleisoberbauteils sowie Gleisoberbauteil
DE19735285C2 (de) 1997-08-14 2001-08-23 Butzbacher Weichenbau Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Gleisteils
US20050172894A1 (en) * 2004-02-10 2005-08-11 Farnworth Warren M. Selective deposition system and method for initiating deposition at a defined starting surface
DE102006029818B3 (de) * 2006-06-28 2007-12-06 Siemens Ag Führungsschiene sowie Verfahren zum Herstellen einer Führungsschiene
KR100815985B1 (ko) * 2007-02-08 2008-03-24 조용삼 엘레베이터용 가이드 레일의 제조방법
US7591909B2 (en) * 2007-08-23 2009-09-22 Transportation Technology Center, Inc. Railroad wheel steels having improved resistance to rolling contact fatigue
US9040882B2 (en) * 2007-09-12 2015-05-26 Inductotherm Corp. Electric induction heating of a rail head with non-uniform longitudinal temperature distribution
US9127409B2 (en) 2012-04-23 2015-09-08 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Rail
KR102370219B1 (ko) * 2020-07-29 2022-03-08 한국철도기술연구원 철도차량 연결기용 합금강

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2541978C3 (de) * 1975-09-20 1978-08-24 Butzbacher Weichenbau Gmbh, 6308 Butzbach Verfahren zur Wärmebehandlung von Weichenteilen im Durchlaufverfahren
JPS52138427A (en) * 1976-05-17 1977-11-18 Nippon Steel Corp Production of rail having excellent wear resistance and damage resistance as rolled
JPS52138428A (en) * 1976-05-17 1977-11-18 Nippon Steel Corp Production of rail having excellent wear resistance and damage resistance as rolled
DE2821227C2 (de) * 1978-05-16 1982-12-23 Krupp Stahl Ag, 4630 Bochum Verfahren zur Herstellung von Schienen mit verminderter Riffelbildung
JPS5919173B2 (ja) * 1979-03-17 1984-05-02 新日本製鐵株式会社 溶接性低合金熱処理硬頭レ−ルの製造法
SU804702A2 (ru) * 1979-04-16 1981-02-15 Украинский Ордена Трудового Крас-Ного Знамени Научно-Исследовательс-Кий Институт Металлов Способ термической обработкиРЕльСОВ
BE884443A (fr) * 1980-07-23 1981-01-23 Centre Rech Metallurgique Perfectionnements aux procedes de fabrication de rails a haute resistance
US4404047A (en) * 1980-12-10 1983-09-13 Lasalle Steel Company Process for the improved heat treatment of steels using direct electrical resistance heating
CH648600A5 (de) * 1981-03-13 1985-03-29 Schweizerische Lokomotiv Gegenstaende mit erhoehter bestaendigkeit gegen oberflaechenbeschaedigung durch abroll- und/oder reibungsvorgaenge.
LU84417A1 (fr) * 1982-10-11 1984-05-10 Centre Rech Metallurgique Procede perfectionne pour la fabrication de rails et rails obtenus par ce procede
DE3336006A1 (de) * 1983-10-04 1985-04-25 Krupp Stahl Ag, 4630 Bochum Schiene mit hoher verschleissfestigkeit im kopf und hoher bruchsicherheit im fuss
BE899617A (fr) * 1984-05-09 1984-11-09 Centre Rech Metallurgique Procede et dispositif perfectionnes pour la fabrication de rails.
DE3446794C1 (de) * 1984-12-21 1986-01-02 BWG Butzbacher Weichenbau GmbH, 6308 Butzbach Verfahren zur Waermebehandlung perlitischer Schienenstaehle
JPS6299438A (ja) * 1985-10-24 1987-05-08 Nippon Kokan Kk <Nkk> 不安定破壊伝播停止能力を有する耐摩耗性高性能レ−ル
AT384624B (de) * 1986-05-22 1987-12-10 Voest Alpine Ag Einrichtung zur gesteuerten waermebehandlung von weichenteilen
JPH0730401B2 (ja) * 1986-11-17 1995-04-05 日本鋼管株式会社 靭性の優れた高強度レ−ルの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
FI943293A (fi) 1994-07-11
DE4200545A1 (de) 1993-07-15
HUT67897A (en) 1995-05-29
WO1993014230A1 (de) 1993-07-22
CZ166294A3 (en) 1995-04-12
DK0620865T3 (da) 1996-09-02
RU94040705A (ru) 1996-06-27
EP0620865B1 (de) 1996-04-24
GR3020593T3 (en) 1996-10-31
HU9402027D0 (en) 1994-09-28
DE59302373D1 (de) 1996-05-30
FI98313B (fi) 1997-02-14
PL171175B1 (pl) 1997-03-28
US5482576A (en) 1996-01-09
ATE137272T1 (de) 1996-05-15
FI98313C (fi) 1997-05-26
KR950700434A (ko) 1995-01-16
ES2089783T3 (es) 1996-10-01
BR9305723A (pt) 1996-12-31
FI943293A0 (fi) 1994-07-11
NO942577D0 (no) 1994-07-08
AU3258893A (en) 1993-08-03
EP0620865A1 (de) 1994-10-26
NO942577L (no) 1994-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6086685A (en) Profiled rolling stock and method for manufacturing the same
US4082577A (en) Process for the heat treatment of steel
PL186509B1 (pl) Sposób wytwarzania szyny
CN101624683B (zh) 一种超高强度贝氏体钢轨用钢及其制造方法
CN105385938A (zh) 一种合金体系及其贝氏体钢轨的热处理方法以及贝氏体钢轨
JP7173366B2 (ja) 耐疲労き裂伝播特性に優れるレールおよびその製造方法
JPH09316598A (ja) 耐摩耗性および溶接性に優れたパーライト系レールおよびその製造法
CZ292435B6 (cs) Kolejový díl a způsob jeho výroby
EP3717142B1 (en) Method for manufacturing a rail and corresponding rail
AU679537B2 (en) Rails
KR100712581B1 (ko) 제조성과 내식성이 우수한 베어링 강 및 그 제조 방법 및베어링 부품 및 그 제조 방법
EP3821040A1 (en) Track part made of a hypereutectoid steel
PL209396B1 (pl) Stal spawalna na elementy konstrukcyjne, sposób obróbki cieplnej elementów konstrukcyjnych ze stali spawalnej oraz sposób obróbki cieplnej blachy ze stali spawalnej
CN113817970A (zh) 一种高强韧性60at1贝氏体道岔钢轨及其热处理工艺
JPH1192866A (ja) 溶接部の接合性に優れたベイナイト鋼レール及びその製造方法
CN110983192A (zh) 一种高性能扣件弹条及其制造方法与应用
KR20100087142A (ko) 망간 스틸 몰딩 제품을 카본 스틸과 연결하기 위한 중간 부품 및 고 카본 스틸 캐스팅 부품을 제어 레일에 연결하기 위한 방법
JP7522984B1 (ja) レールおよびその製造方法
RU2773729C1 (ru) Цельнокатаное колесо из стали
CN111471929B (zh) 无碳化物贝氏体的免调质齿轮用钢及其生产方法
JP2008138241A (ja) 耐疲労損傷性及び耐食性に優れたパーライト鋼レールおよびその製造方法
KR100368226B1 (ko) 지연파괴저항성이 우수한 고강도고인성 볼트용 베이나이트강 및 그 제조방법
WO2024202405A1 (ja) レールおよびその製造方法
US20220275490A1 (en) Spring Wire, Tension Clamp Formed Therefrom and Method for Manufacturing Such a Spring Wire
CN117904535A (zh) 一种≥420hb高抗热损伤性弹性车轮用轮箍及其热处理方法和生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20080110