DE1508415C

DE1508415C - Process for the heat treatment of rails, in particular railway rails. from steel

Info

Publication number: DE1508415C
Authority: DE
Inventors: aut Nichtnennung Antrag
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Publication date: 1971-07-08

Description

Die Wärmebehandlung von Schienen, insbesondere Eisenbahnschienen, aus Stahl wurde bisher zu verschiedenen Zwecken'durchgeführt. So ist es bekannt, verschleißfeste, naturharte Einstoff-Schienen und Zweistoff-Schienen nach dem Walzen verlangsamt abzukühlen, um durch diese Behandlung innere Spannungsrisse, die zu den sogenannten Nierenbrüchen der Schiene führen, zu vermeiden.The heat treatment of rails, particularly railroad rails, made of steel has heretofore been various Purposes' carried out. So it is known, wear-resistant, naturally hard single-material rails and Two-component rails after rolling slowed down to cool down through this treatment inner To avoid tension cracks, which lead to the so-called kidney ruptures of the splint.

Auch ist es bekannt, zur Festigkeitssteigerung den Kopf der Schiene zu härten und dabei gegebenenfalls die Walzhitze auszunutzen. Gleichmäßigere Härtetemperaturen werden dabei erzielt, wenn man die Schienen durch einen Temperaturausgleichofen laufen läßt. Das Härten selbst wird durch Berieseln mit Wasser oder Eintauchen in Wasser durchgeführt.It is also known to harden the head of the splint and, if necessary, to increase the strength to use the rolling heat. More uniform hardening temperatures are achieved if you running the rails through a temperature equalizing oven. The hardening itself is done by sprinkling performed with water or immersion in water.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren werden ganze Schienen oder auch nur die Schienenenden, die dem größten - Verschleiß unterliegen, mittels Flammenhärtung oder auf elektrisch induktivem Wege gehärtet.According to another known method, entire rails or only the rail ends, which are subject to the greatest - wear, by means of flame hardening or on electrically inductive means Ways hardened.

Diese bekannten Verfahren dienen dazu, entweder Fehlstellen zu vermeiden oder das Verschleißverhalten und den Widerstand gegen Verquetschungen zu verbessern.These known methods are used to either avoid defects or the wear behavior and to improve crush resistance.

Für das Betriebsverhalten der Schienen ist darüber hinaus auch die Sprödbruchempfindlichkeit von besonderer Bedeutung. Bei tiefen Temperaturen können Schienen kerbspröde werden, wobei dieKerbsprödigkeit im allgemeinen mit der Härte der Schienen ansteigt. Bedingt durch diese Kerbsprödigkeit treten dann Schienenbrüche auf, die zumeist vom Fuß der Schiene ihren'Ausgang nehmen.The brittle fracture sensitivity of special meaning. At low temperatures, rails can become notch brittle, whereby the notch brittleness generally increases with the hardness of the rails. Due to this notch brittleness then rail breaks occur, which mostly start at the foot of the rail.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen . Nachteil bei Schienen zu vermeiden und eine Schiene zu schaffen, die bei sonst gleichen Eigenschaften wie sie die bekannten Schienen haben eine erhöhte Sicherheit gegen Sprödbrüche aufweist, die vom Schienenfuß ausgehen.The object of the present invention is this. Avoid disadvantage of rails and a rail to create, with otherwise the same properties as the known rails have an increased Has security against brittle fractures emanating from the rail foot.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die aus Stahl bestehenden Schienen, insbesondere Eisenbahnschienen, einer Wärmebehandlung unterworfen werden, bei der der Schienenfuß auf Temperaturen oberhalb des A₃-Punktes erwärmt wird, während die anderen Teile der Schienen auf Temperaturen unterhalb des A₃-Punktes verbleiben, alsdann abgeschreckt und anschließend auf eine Kerbschlagzähigkeit von mehr als 6 kgm/cm², gemessen an einer DVM-Probe bei 20⁰C Prüf temperatur, und ein hochangelassenes Vergütungsgefüge angelassen wird.This object is achieved according to the invention in that the rails made of steel, in particular railroad tracks, are subjected to a heat treatment in which the rail _{foot is heated to temperatures above the A 3} point, while the other parts of the rails to temperatures below the A. ₃ point remain, then quenched and then tempered to a notched impact strength of more than 6 kgm / cm ² , measured on a DVM sample at 20 ⁰ C test temperature, and a highly tempered tempered structure.

In überraschender Weise wird bei den nach diesem Wärmebehandlungsverfahren behandelten Schienen im Schienenfuß ein hoher Anstieg der Kerbschlagzähigkeit erzielt, während im Schienenkopf die anderen für das Betriebsverhalten wichtigen Eigenschaften erhalten bleiben.Surprisingly, in the splints treated according to this heat treatment process in the rail foot a high increase in notched impact strength is achieved, while in the rail head the others properties that are important for the operating behavior are retained.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren sei an Hand eines Ausführungsbeispiels, das nur die Wärmebehandlungsfolge und die damit erreichten Werkstoffeigenschaften zeigen soll, im folgenden näher erläutert.The method on which the invention is based is based on an embodiment that only the The following is intended to show the heat treatment sequence and the material properties achieved with it explained in more detail.

Der Fußteil einer Schienenprobe aus einem Stahl mit der chemischen Zusammensetzung:The foot part of a rail sample made of a steel with the chemical composition:

0,60% Kohlenstoff, _β 0.60% carbon, _β

0,40% Silizium,0.40% silicon,

1,48Vo Mangan, ·1.48Vo manganese,

0,020% Phosphor,0.020% phosphorus,

0,025% Schwefel,
0,006% Stickstoff,
Rest Eisen und übliche Begleitelemente0.025% sulfur,
0.006% nitrogen,
Remainder iron and usual accompanying elements

wurde mittels induktiver Erwärmung zunächst in etwa 3 bis 5 Minuten auf eine Härtetemperatur von etwa 850° C aufgeheizt, wobei das Überschreiten dieser Temperatur in dem zu härtenden Bereich der Schiene pyrometrisch kontrolliert wurde. Die dabei vom 2000-Hz-Generator abgegebene Leistung lag im Mittel bei 60 kW, während die im Werkstück induzierte Leistung geringer war.was initially heated to a hardening temperature of about 3 to 5 minutes by means of inductive heating heated to about 850 ° C, the exceeding of this temperature in the area to be hardened Rail was pyrometrically controlled. The power delivered by the 2000 Hz generator was in Average at 60 kW, while the power induced in the workpiece was lower.

In gleicher Weise wurde der Fußteil einer weiteren Schienenprobe aus Stahl der angegebenen chemischen Zusammensetzung mittels eines Gasbrenners (Acetylen-Sauerstoff-Brenner) in einer Zeit von etwa 4 bis 6 Minuten auf eine Temperatur von etwa 850⁰C erwärmt.In the same way, the foot part of a further rail sample made of steel of the specified chemical composition was heated ^{to a temperature of about 850 ° C. in a time of about 4 to 6 minutes by means of a gas burner (acetylene-oxygen burner).}

Nach dem Erhitzen des Fußteiles der Schienenproben, bei dem darauf geachtet wurde, daß andere Teile des Schienenquerschnittes in ihrer Temperatur immer unterhalb des A₃-Punktes blieben, wurden die Fußteile der Schienenproben in Wasser abgeschreckt. Nach dem Abschrecken bzw. Härten wurden beide Schienenproben bei etwa 600⁰C angelassen.After the foot part of the rail samples had been heated, taking care that other parts of the rail cross-section always remained below the A ₃ point in temperature, the foot parts of the rail samples were quenched in water. After quenching or curing both rail samples were annealed at about 600 ⁰ C.

Nach dieser Behandlung ergab sich im Schienenfuß ein hochangelassenes Vergütungsgefüge, während im Schienenkopf ein normal ausgebildetes perlitischferritisches Gefüge erhalten blieb.After this treatment, a highly tempered compensation structure resulted in the foot of the rail a normally formed pearlitic-ferritic structure was retained in the rail head.

Eine Kerbschlagzähigkeitsprüfung an diesen Schienenabschnitten, die mit DVM-Kerbschlagbiegeproben bei Raumtemperatur vorgenommen wurde, ergab das folgende Bild:A notched impact strength test on these rail sections, which was carried out with DVM impact test specimens at room temperature, showed that following picture:

Während im Schienenkopf und -steg die Werte der Kerbschlagzähigkeit bei etwa 1 bis 2 kgm/cm² liegen, d. h. gegenüber denjenigen, die bereits nach dem Walzen vorliegen, fast unverändert sind, wurden im vergüteten Schienenfuß sowohl nach dem Induktionshärten als auch nach dem Flammenhärten unverhältnismäßig stark gesteigerte Werte der Kerbschlagzähigkeit von bis zu etwa 14 kgm/cm² erreicht.While the notched impact strength values in the rail head and web are around 1 to 2 kgm / cm ² , i.e. are almost unchanged compared to those already available after rolling, in the tempered rail foot both after induction hardening and flame hardening became disproportionate greatly increased values of the notched impact strength of up to about 14 kgm / cm ^{2 were} achieved.

Dem Gefüge entsprechend wiesen die Schienenproben im Kopf und im Übergang zum Steg eine Härte auf, die zwischen 240 und 270 HV liegt. Im vergüteten Fuß stieg dagegen die Härte auf etwa 300 HV an, wobei sämtliche Härtewerte im Schienenkern in der Nähe der Schienenmittelachse ermittelt wurden.Corresponding to the structure, the rail samples showed one in the head and in the transition to the bridge Hardness between 240 and 270 HV. In the tempered foot, however, the hardness rose to about 300 HV, with all hardness values determined in the rail core near the rail center axis became.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es zweckmäßig, die Arbeitsspule zur induktiven Erwärmung oder auch die Gasbrenner beim Flammenhärten in ihrer Form der Form des Schienenfußes anzupassen.For economic reasons, it is advisable to use the work coil for inductive heating or also adapt the shape of the gas burners to the shape of the rail foot during flame hardening.

Als Abschreckmittel wird vorteilhafterweise statt kalten Wassers eine Abschreckemulsion oder ein anderes, etwas milderes Abschreckmittel verwendet, um der Gefahr einer Härterißbildung vorzubeugen. In zweckmäßiger Weise wird ferner zum Härten des Schienenfußes die vom vorausgehenden Warmumformen vorhandene Wärme ausgenutzt. Auch kann mit Vorteil nach dem Abschrecken des Schienenfußes die ganze Schiene angelassen werden. Empfehlenswert ist es ferner, die Vergütung des Schienenfußes im kontinuierlichen Stofffluß durchzuführen.A quenching emulsion or a quenching agent is advantageously used instead of cold water another, somewhat milder quenchant used to prevent the risk of hardening cracking. In an expedient manner, the previous hot forming is also used for hardening the rail foot existing heat exploited. Also, after quenching the rail foot, the entire rail can be left on. It is also recommended that the remuneration of the rail foot in continuous Perform substance flow.

Im übrigen läßt sich das neue Verfahren zur Wärmebehandlung mit Vorteil auf Schienen mit den an sich bekannten chemischen Zusammensetzungen von etwa 0,45 bis 0,82% Kohlenstoff, 0,60 bis 2,10% Mangan, Silizium, Phosphor und Schwefel in denIn addition, the new method of heat treatment can be advantageously on rails with the known chemical compositions of about 0.45 to 0.82% carbon, 0.60 to 2.10% Manganese, silicon, phosphorus and sulfur in the

üblichen Grenzen, Rest Eisen und übliche Verunreinigungen anwenden.apply usual limits, remainder iron and usual impurities.

Claims

Patent claims:

1. A method for the heat treatment of rails, in particular railway rails, made of steel, characterized in that the rail _{foot is heated to temperatures above the A 3} point, while the other parts of the rails remain at temperatures below the A, point, quenched and then to a notched impact strength of more than 6 kgm / cm ² , measured on a DVM sample at 20 ° C test temperature, and a highly tempered heat treatment structure is tempered.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the rail foot inductively or by means of a gas burner to the hardening temperature is heated. ao

3. The method according to claim 2, characterized in that the work coil for inductive Heating and the shape of the gas burner can be adapted to the shape of the rail foot.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the rail foot is quenched from the hardening temperature by means of a quenching muision.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that for hardening the The existing heat from the previous hot forming is used.

6. Process according to claims 1 to 5, characterized in that according to. the deterrent of the rail foot the whole rail is left on.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the remuneration of the Rail foot is carried out in a continuous flow of material. '