DE2030224C

DE2030224C - Verfahren zur Verminderung der Sprödbruchempfindlichkeit von Schienen

Info

Publication number: DE2030224C
Application number: DE19702030224
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.-Ing. 4140 Rheinhausen Heller
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1973-03-08

Description

Für das Betriebsverhalten von Schienen ist deren Sprödbruchempfindlichkeit von besonderer Bedeutung. Die besonders in kalten Wintern verminderte Zähigkeit führt bei den zur Zeit gebräuchlichen Schienen nach den statistischen Auswertungen der Bahnverwaltungen zu einem vermehrten Auftreten von Schienenbrüchen in dieser Jahreszeit. Di« Sprödbruchempfindlichkeit nimmt im allgemeinen mit der Zugfestigkeit zu und gewinnt deshalb dort erhöhte Bedeutung, wo im Hinblick auf besondere Fehlererscheinungen (Verquetschungen und Abblätterungen des Schienenkopfes oder vermehrter Schienenverschleiß) statt der üblichen Schienen naturharte oder vergütete Schienen mit erhöhter Festigkeit eingesetzt werden müssen.

Zur Verbesserung der Sprödbruchempfmdlichkeit von Schienen wurde bisher ein Vergüten (Härten und Anlassen) des Schienenfußes auf erhöhte Zähigkeit und ein Anlassen des Schienenfußes und Schienensteges vorzugsweise im Temperaturbereich 600 bis 680° C zur Verminderung der Festigkeit empfohlen.

Beide Verfahren sind aufwendig und erfordern insbesondere hohe Energiekosten im Betrieb, weil eine große Querschnittsfläche, z. B. der Schienenfuß oder der Schienenfuß und der Schienensteg, mindestens einmal durchgreifend erwärmt werden müssen. Bei :.ur Anlaßversprödung neigenden Stählen sind außerdem besondere Vorsichtsmaßnahmen beim Anlassen erforderlich.

Die Erfindung geht auf die überraschende Beobachtung zurück, daß schon durch ein sogenanntes Stoßglü>en — d. h. ein kurzzeitiges Erhitzen einer im Bereich des Schienenfußes liegenden dünnen Oberflächenschicht auf eine Temperatur, die zwischen der Um Wandlungstemperatur (Ac₃) und einer Temperatur von 1100⁰C liegt, und nachfolgendes Abkühlen — die Bruchempfindlichkeit der Schienen bemerkenswert vermindert wird. Durch die dadurch bewirkte erhöhte Kerbzähigkeit in der Oberflächenschicht wird nämlich die Bruchauslösung unterdrückt, und es bleiben im Schienenkopf die zur Wechselwirkung Rad/Schiene erforderlichen Eigenschaften erhalten. Die Dicke det kurzzeitig zu erhitzenden Oberflächenschicht soll je nach der zur Anwendung kommenden Wärmestromdichte zwischen 1 und S mm betragen. Auch die Dauer des Erhitzens hängt von der zur Anwendung kommenden Wärmestromelichte ab. Sie liegt in einem Bereich zwischen 40 Seku iden und 2 Minuten. Die Abkühlung erfolgt in der Hauptsache durch Ableitung der Warane in den nicht erhitzten Teil des Schienenquerschnitts. Vorzugsweise kann die erwähnte Oberflächenschicht den Temperaturbereich zwischen 1000 und 20O⁰C in 200 bis 1000 Sekunden durchlaufen.

Das Verfahren, nach der Erfindung wurde beispielsweise an Schienen aus Stählen der nachstehenden Zusammensetzung durchgeführt:

[%]	C	Si	Mn	P	S	N	Fe
A B	0,55 0,64	0,30 0,42	1,01 1,61	0,023 0,025	0,019 0,033	0,003 0,004	Rest Rest

Die Schienen wurden im Walzzustand durch Erhitzen mit Brennern an der Unterseite des Schienenfußes auf eine Temperatur von etwa 850⁰C gebracht und dann erkalten gelassen. Es ergab sich, daß die Schiene A eine Steigerung der Kerbschlagzähigkeit (DVM-Probe) von 1,5 auf 4,6 kgm/cm² oei einer Ver-Suchstemperatur von — 40⁰C und von 4,9 auf 8,1 kgre/ cm² bei einer Versuchstemperatur von + 40⁰C erfahren hatte. Bei der Schiene B wurden die bei —40° C ermittelten Werte der Kerbschlagzähigkeit von 1,6 auf 2,5 kgm/cm² und die bei + 40"C ermittelten von 4,1 auf 9,5 kgm/cm² gesteigert. Auch die Zahl der ohne Bruch ertragenen Schläge im Schienenschlagversuch wird durch das Verfahren nach der Erfindung erhöht.

ν Die Oberflächenerhitzung kann in an sich bekannter Weise mit den in der Oberflächenhärtung gebräuchliehen Einrichtungen (Induktor oder Gasbrenner), die in ihrer Form dem Schienfuß angepaßt sind, erfolgen, wobei zweckmäßig die Schienen die Erhitzungsapparatur durchlaufen. Da die Abkühlung nach der Erhitzung in der Hauptsache durch die Ableitung der Wärme in den nicht erhitzten Teil der Schienenquerschnitte bewirkt wird, sind besondere Maßnahmen zur Regelung der Abkühlung im allgemeinen nicht erforderlich.

Das Verfahren nach der Erfindung ist mit Vorteil anwendbar auf naturharte Schienenstähle, die in der Regel eine besondere Wärmebehandlung nicht erfahren.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verminderung der Sprödbruchempfindlichkeit von Schienen, gekennzeichnet durch ein kurzzeitiges Erhitzen einer im Bereich des Schienenfußes liegenden Oberflächenschicht auf eine zwischen dem Acj-Punkt und 1100⁰C liegenden Tem^.ratur und nachfolgendes Abkühlen, wobei die Abkühlung in der Hauptsache durch Ableitung der Wärme in den nicht erhitzten Teil des Schienenquerschnitts erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwärmte Oberflächenschicht den Temperaturbereich zwischen 1000 und 200⁰C in 200 bis 1000 Sekunden durchläuft.