DE861706C

DE861706C - Stahllegierung fuer verguetete Lokomotiv-Radreifen

Info

Publication number: DE861706C
Application number: DEP6303A
Authority: DE
Inventors: Sepp Ammareller
Original assignee: GUSSSTAHLWERK BOCHUMER VER AG
Current assignee: GUSSSTAHLWERK BOCHUMER VER AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1953-01-05

Description

Stahllegierung für vergütete Lokomotiv-Radreifen Im letzten Jahrzehnt sind ausgedehnte Untersuchungen über die bei Radreifen, insbesondere an deren Lauffläche, auftretenden Abblätterungen und Brucherscheinungen vorgenommen worden. Sie führten zu der Erkenntnis, daß aller Wahrscheinlichkeit nach zumindest eingroßer Teil der Fehlerscheinungen ihre Ursache darin hatte; daß, zum Beispiel beim Befahren neuer Schienen infolge der dabei auftretenden linienförmigen Berührung zwischen Schiene und Radreifen, die Streckgrenze des Reifenwerkstoffes örtlich überschritten wurde. Der gleiche ursächliche Zusammenhang dürfte gegeben sein, wenn die Streckgrenze des Radreifenstahles infolge Anlaßwirkung während des Betriebes erniedrigt wird.
Tatsächlich hat es sich dann auch bei der probeweisen Einführung von Radreifen, die auf Festigkeiten von mindestens 9o kg/mm2, vorzugsweise über zoo kg/mm2, bei einer Dehnung von mindestens xo% (1 = 5 d) vergütet waren, gezeigt, daß die Anzahl der Schadensfälle merklich vermindert wurde. Die verbleibende Zahl von Schäden, insbesondere bei Lokomotiv-Radreifen, blieb jedoch noch so groß, daß die maßgeblichen Behörden in Erwägung zogen, von der Verwendung der hochfesten Vergütungsstähle wieder abzugehen, zumal diese Stähle, die bei einem Kohlenstoffgehalt von etwa o,5 bis o,70/, wesentliche Gehalte an Chrom, Molybdän und Wolfram aufwiesen, verhältnismäßig teuer waren.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich nun mit der Frage, wie es möglich sein könnte, die hochfesten vergüteten Radreifen, insbesondere Lokomotiv-Radreifen, von den noch vorhandenen Fehlerquellen zu bef_eien. Sie geht bei der Lösung dieser Aufgabe von der wesentlichen Erkenntnis aus, daß es notwendig ist, eine Höchstgrenze für die Brinellhärte der verwendeten Stähle nach einer - Abschreckhärtung zu beachten.
Legiert man nämlich die Stähle derart, daß sie einerseits bei ausreichender Dehnung, z. B. bei ioo bi's 112 kg/mm2, mindestens 10% (1= 5 d) nach den Technischen-Lieferbedingungen der Deutschen Reichsbahn für Radsätze und Radsatzteile, auf Festigkeiten von über go kg/mm2, vorzugsweise über Zoo kg/mm2, vergütet werden könner% andererseits aber nach einer Abschreckung auf Martensit eine Brinellhärte von höchstens 61o Einheiten aufweisen, so zeigen sich die vergüteten Radreifen aus diesen Stählen allen im Betrieb vorkommenden Beanspruchungen gewachsen.
Das führt zu dem Schluß, daß es für solche Radreifen ungefährlich ist, wenn bei Schnellbremsungen, bei denen die lebendige Wucht des Zuges in kürzester Zeit abgebremst werden ; muß, infolge der Reibung zwischen Bremsklotz und Lauffläche der Reifen an deren Oberfläche Temperaturen oberhalb des A3-Umwandlungspunktes erreicht werden und anschließend. eine Härtung infolge des Wärmeentzuges durch die benachbarten Stahlmassen eintritt.
Praktisch durchgeführt wird diese neue Regel dadurch, daß der Kohlenstoffgehalt der Stähle auf höchstens etwa 0,35% begrenzt wird und zur Steigerung der Vergütungsfestigkeit auf mindestens go kg/mm2, vorzugsweise 'mehr als ioo kg/@nm2, Legierungselemente, wie bis zu 2,5% Silicium, bis a,50/, Mangan, bis 3% Chrom, bis 1% Molybdän und bis 20/ö Wolfram, zugegeben werden.
Der Kohlenstoffgehalt darf allerdings dann über die sonst zulässige Grenze erhöht werden, wenn der überschießende Anteil an einen starken Karbidbildner, z. B. Vanadin, Titan, Niob oder Tantal, abgebunden wird: Der Zusatz solcher Elemente kann manchmal zweckmäßig erscheinen, etwa um den Verschleißwiderstand, zu steigern bzw. das Korn zu verfeinern.
Die Erfindung bietet außerdem die Möglichkeit, die bisher für eine Vergütungsfestigkeit von ioo bis 112 kg/mm2 vorgeschriebene Mindestdehnung von i00/, =- (1 - 5 d) bei weitem zu steigern oder sie auch dann noch zu erzielen, wenn die Vergütungsfestigkeit über 120 kg/mm2, z. B. bei. 135 kg/mm2, liegt.
Als Beispiele für zweckmäßige Legierungen werden angeführt a) 0,300/0C, 1,400%Six I,400/,Mn, o,5o0/öCr, - _ b) 0,250/0C, 0,54%Si, 1,300/,Mn, 1,300/,C1, 0,200/0M°, c) 0,400/,C, i,oo%Si, o,6o0/öMn, 2,oo%Cr, 0,40 %Ti, d) 0,300/0C i,2o0I,Mn, I,200/,Cr, _ e) 0,250/OC,i,2oOIoS1>-1,2o%Mn,2,5o%Cr,(o,2oQ/OMo), f) C,440/OC, I,CCO/OSr, i,oo%Mn, 2,5o0/,Cr, 0,400/,T1. Da die Martensitbildung in der Lauffläche der Radreifen aus den erfindungsgemäß zu benutzenden Stählin hinsichtlich der bisher auftretenden Schäden ungefährlicher ist, andererseits aber die Verschleißfestigkeit erhöht, liegt es im Zuge dieser Erfindung, die auf Verschleiß beanspruchten Stellen der Reifen absichtlich martensitisch zu machen. Dies kann ohne weiteres, z. B. durch Anwendung eines der bekannten Oberflächenhärtungsverfahren (mit Acetylen, Leuchtgas-Sauerstoff oder induktiver Erhitzung) erfolgen.
Es ist bekannt, die Durchhärtbarkeit und Anlaßbeständigkeit von Radreifenstählen durch Chromzusatz zu verbessern und zu diesem Zweck Stähle mit 1 bis 2,5 % Mn, 0,2o bis 0,6o 0/, C, 0,2o bis 1,5 0/, Si und 0,5o bis 2 0/, Cr zu verwenden. Die Mehrzahl dieser Stähle weist jedoch Abschreckhärten über 51o Brinell auf. Demgemäß ist aus dem bekannten Vorschlag keine Anweisung zu entnehmen, welche Stähle für Radreifen verwindet werden sollten, die an ihrer Lauffläche eine Martensithärtung erfahren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Die Verwendung von Stählen, bei denen die Gehalte an festigkeitssteigernden Legierungselementen, wie Mangan, Silicium, Chrom, Molybdän und Wolfram, derart auf einen verhältnismäßig niedrigen Kohlenstoffgehalt, unter etwa 0,35 0/0, abgestimmt sind, daß die Stähle nach einer Abschreckung eine Martensithärte von höchstens 51o Brinell aufweisen, im vergüteten Zustand aber eine Festigkeit 'von mindestens go kg/mm2, vorzugsweise von über ioo kg/mm2 bei ausreichender Zähigkeit vorliegt, als Werkstoff für solche vergüteten Lokomotiv-Radreifen, die an ihrer Lauffläche infolge Schnellbremsung oder durch absichtliches Oberflächenhärten eine Martensithärtung erfahren.- = -_--°
2. Die Verwendung von Stählen nach Anspruch i, die nach der im Anspruch i genannten Maßgabe legiert sind, jedoch einen höheren Kohlenstoffgehalt besitzen, wobei der überschüssige Anteil des Kohlenstoffs durch starke Karbidbildner, wie Titan, Vanadin, Niob oder Tantal, einzeln oder zu mehreren, abgebunden ist, für den Zweck nach Anspruch i. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 1721555.