DE3209918A1

DE3209918A1 - Verfahren zum waermebehandeln von weichenteilen

Info

Publication number: DE3209918A1
Application number: DE19823209918
Authority: DE
Inventors: Peter Kasselmann; Gottfried Dipl Ing Pirchegger; Lothar Ing Grad Weber
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner Werke AG
Priority date: 1982-03-18
Filing date: 1982-03-18
Publication date: 1983-10-06

Description

Verfahren zum Wärmebehandeln von Weichenteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Weichenteilen aus Schienenstahl durch Abkühlen der Weichenteile von einer Ausgangstemperatur derart, daß sich ein feinlamellares Perlitgefüge einstellt.
Herzstücke in Weichen werden aus Schienenmaterial in einer Grundfestigkeit von etwa 900 N/mm2 hergestellt und durch Vergütung auf Festigkeiten zwischen 1200 und 1400 N/mm2 gebracht.
ten zwischen 1200 und 1400 gebracht.
Als besonders verschleißfestes und auch gegen schlagende Beanspruchung sehr gut geeignetes Gefüge hat sich für stark beanspruchte Teile der Weiche ein perlitisches Gefüge herausgestellt.
Nimm2 Während bei einem Ausgangsmaterial von 700 bis 800 N/mm2 Fes Festigkeit durch Wasservergütung ein Mischgefuge ohne Vorschädigung des Werkstückes erreicht wird, ist dies bei dem auf der Güte UIC-A basierenden Ausgangsmaterial mit höherem Kohlenstoffgehalt nicht ohne weiteres möglich. Es besteht die Gefahr zu schneller Abkühlung und damit die Möglichkeit der Bildung von Martensit, einem für die in der Weiche auftretenden Beanspruchungen äußerst ungeeigneten, weil spröden und rißanfälligen Gefügetyp.
Um diese Schwierigkeiten zu verhindern, wird gemAß einem anderen Vergütungsverfahren mit Luftverspnihung gearbeitet. Dieses Verfahren ist jedoch wegen seines hohen Energieaufwandes und der durch Lärm hervorgerufenen Umweltbelastungen gegenüber einer geeigneten Flüssigkeitsvergütung nachteilig (vgl. DE-PS 25 41 978).
Aus der DE-AS 1 255 689 ist ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Schienenkopfflächen bekannt. Hierbei wird der Schienenkopf über die Austenitisierungstemperatur erwärmt, mild abgeschreckt und nach Verstreichen einer vorgegebenen Zeit, um Selbstanlassen durch nach außcn strömende Wärme zu ermöglichen, auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Hierbei enteht im Schienenkopf im wesentlichen perlitisches Gefüge. Eine Induklionsheizeinrichtung wird entlang des Schienenkopfes geführt, der in einem vorgegebenen Abstand ein erster Abschreckkopf und dahinter ein zweiter Abschreckkopf folgen. Dem ersten Abschreckkopf wird als Abschreckmedium Luft und dem zweiten Abschreckkopf Wasser zugeführt.
Durch die vom ersten Abschreckkopf ausgehenden Luftstrahlen erfolgt ein mildes Abschrecken, wobei der in Austenitgefüge übergeführte Teil des Schienenkopfes in Perlitgefüge umgewandelt wird. Im Anschluß an diese erste Abschreckung mit Luft gestattet man ein Selbstanlassen der Oberfläche des Schienenkopfes durch die vom Innern der Schiene nach außen strömende Wärme, wobei die Oberflächentemperatur wieder auf ungefähr 675 0C ansteigt. Hierbei können die Schienen innerhalb eines Temperaturbereiches angelassen werden, der von 435 OC bis zu unterhalb der kritischen Stahltemperatur liegenden Temperaturen reicht.
Bei diesem Verfahren handelt es sich demzufolge um eine gebrochene Abkühlung mit Anlassen zwischen zwei Abkühlvorgängen.
Gemäß dem aus der DE-PS 25 41 978 bekannten Verfahren geht man so vor, daß man im Durchlaufverfahren die Lauffläche des Weichenteiles in hinreichender Tiefe mittels Brenner oder Induktor auf die Austenitisierungstemperatur erhitzt und anschließend Preßluft nur von oben auf die auf dem Fuß stehenden Weichenteile bläst wobei die Breite des Preßluftstrahles mindestens der größten Breite des Weichenteiles entspricht und in einer ersten Stufe durch starkes Aufblasen von der Austenitisierungstemperatur bis vor den Bereich der Perlitumwandlung von 650 bis 0 450 C abschreckt und nachfolgend in einer oder mehreren Stufen mit gegenüber der ersten Stufe derartig gedrosseltem Aufblasen abgeschreckt daß der an der Lauffläche vor der Perlitumwandlung eingestellte Temperaturbereich nicht überschritten und diese Abkühlintensität im Bereich. der schnellsten Perlitumwandlung bis zum Abschluß der Umwandlung beibehalten wird.
Es handelt sich bei diesem Verfahren um eine gebrochene Abkühlung ohne Anlassen. Hierbei erfolgt zunächst eine kontinuierliche Abkühlung bis vor den Bereich der Perlitumwandlung, worauf eine isothermische Umwandlung durchgeführt wird, nämlich ein gedrosseltes Aufblasen, wobei die Temperatur bis zum Abschluß der Perlitumwandlung konstant gehalten wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in einem Erwäxmungs-und Kühlvorgang das Ausgangsmaterial auf die gewünschte Festigkeit von etwa 1200 bis 1400 Nimm2 und das Gefügebild des feinlamellaren Perlites zu bringen, indem durch eine bestimmte Wasserdüsenanordnung alle Bereiche des Weichenbauteiles so abgekühlt werden, daß ein Absinken der Temperatur noch so langsam erfolgt, daß sich ein feinlamellares Perlitgefüge einstellt und keine Martensitbildung entsteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Weichenteile aus dem Bereich der Abschrecktemperatur durch Beaufschlagen mit Wasser so abgekühlt werden, daß ein feinlamellares Perlitgefiige entsteht.
So hergestellte Weichenteile weisen keinen Martensit auf und sind demzufolge auch nicht zumindest teilweise spröde, so daß sie fUr so hoch belastete Bauteile, wie sie von Weichen dargestellt werden, ohne weiteres benutzt werden können.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Weichenteile mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser derart abgekühlt werden, daß das Wasser auf dem Weg zu den Weichenteilen verdampft.
Dadurch wird eine derart verzögerte bkühlung erreicht, daß die Abkühlkurve mit Sicherheit durch das Perlitgebiet verläuft.
ZweckmSßig wird die Wärmebehandlung so durchgeführt, daß die Weichenteile zunächst austenitisiert, anschließend an Luft auf eine Temperatur von etwa 470 bis 530 OC abgekühlt, dann auf Abschrecktemperatur von 820 bis 930 OC erwärmt und anschließend mit durch eine oder mehre-Sprühdüsen fein verteiltem Wasser innerhalb einer Zeitspanne von 1 bs; 6 Minuten auf eine Temperatur von etwa 270 bis 330 OC abgeschreckt werden.
Hierbei empfiehlt es sich, die Weichenteile auf eine Austenitisierungs-0 0 temperatur von 850 bis 950 OC insbesondere etwa 900 C zu erwärmen.
Vorteilhafterweise werden die Weichenteile von der Austenitisierungstemperatur an Luft auf eine Temperatur von 470 bis 530 °C, insbesondere 500 OC abgekühlt.
Zweckmäßig werden die Weichenteile von dem abgekühlten Temperaturniveau ausgehend auf eine Abschrecktemperatur von 820 bis 930 °C, insbesondere 850 bis 900 OC erwärmt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß die Weichenteile von der Abschrecktemperatur mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser innerhalb einer Zeitspanne von 4 bis 6 Minuten, insbesondere von etwa 5 Minuten auf eine Temperatur von 270 bis 330 °C, insbesondere 300 OC abgekühlt werden.
Die Behandlung der Weichenteile mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser erfolgt zweckmäßig gleichzeitig über die gesamte Länge der Weichenteile.
Das Verfahren kann auch so ausgeführt werden, daß die Behandlung der Weichenteile mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser so erfolgt, daß kein Anlassen durch aus dem Inneren nachströmende Wärme erfolgt.
Es empfiehlt sich des weiteren, die Weichenteile im Anschluß an ihre Behandlung mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser an Luft abzulegen, wobei kurzfristig nur ein geringer Temperaturanstieg durch die nachfließende Wärme aus dem Inneren erfolgt.

Claims

Verfahren zum Wärmebehandeln von Weichenteilen Patentansprüche 1. Verfallren zum Wärmebehandeln von Weichenteilen aus Schienenstahl durch Abkühlen der Weichenteile von einer Ausgangstemeperatur derart, daß sich ein feinlamellares PerlitgefZige einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile aus dem Bereich der Abschrecktemperatur durch Beaufschlagen mit Wasser so abgekühlt werden, daß ein feinlamellares Perlitgefüge entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser derart abgekühlt werden, daß das Wasser auf dem Weg zu den Weichenteilen verdampft.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile zunächst austenitisiert, anschließend an Luft auf eine Temperatur von etwa 470 bis 530 0C abgekühlt, dann auf Abschrecktemperatur von 820 bis 930 OC erwärmt und anschließend mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser innerhalb einer Zeitspanne von 4 bis 6 Minuten auf eine Temperatur von etwa 270 bis 330 OC abgeschreckt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile auf eine Austenitisierungstemperatur von 850 bis 950 °C, insbesondere etwa 900 OC erwärmt werden.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile von der Austenitisierungstemperatur an Luft auf eine Temperatur von 470 bis 530 °C, insbesondere 500 OC abgekühlt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile von dem abgekühlten Temperaturniveau ausgehend auf eine Abschrecktemperatur von 820 bis 930 Or insbesondere 850 bis 900 OC erwärmt werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile von der Abschrecktemperatur mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser innerhalb einer Zeitspanne von 4 bis 6 Minuten, insbesondere von etwa 5 Minuten auf eine Temperatur von 270 bis 330 OC, insbesondere 300 0C abgekühlt werden.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung der Weichenteile mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser gleichzeitig über die gesamte Länge der Weichenteile erfolgt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung dertWeichenteile mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser so erfolgt, daß kein Anlassen durch aus dem Inneren nachströmende Wärme erfolgt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Weichenteile im Anschluß an ihre Behandlung mit durch eine oder mehrere Sprühdüsen fein verteiltem Wasser an Luft abgelegt werden, wobei kurzfristig nur ein geringer Temperaturanstieg durch die nachfließende Wärme aus dem Inneren erfolgt.