EP0088746B1 - Method of heat treating rails - Google Patents
Method of heat treating rails Download PDFInfo
- Publication number
- EP0088746B1 EP0088746B1 EP19830890026 EP83890026A EP0088746B1 EP 0088746 B1 EP0088746 B1 EP 0088746B1 EP 19830890026 EP19830890026 EP 19830890026 EP 83890026 A EP83890026 A EP 83890026A EP 0088746 B1 EP0088746 B1 EP 0088746B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- coolant
- rail
- temperature
- cooling
- additive
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Images
Classifications
-
- 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
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
- C21D1/60—Aqueous agents
-
- 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
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/63—Quenching devices for bath quenching
Definitions
- the invention relates to a method for the heat treatment of rails by quenching the rail or at least the rail head by means of a cooling medium from a temperature in the austenite region to a temperature at which pearlite transformation is complete, in order to achieve a fine pearlitic structure.
- the formation of the structure largely depends on the cooling conditions.
- the formation of martensite must be prevented in any case, since this causes the rail to become brittle. It has been found that optimal wear properties can be achieved with such rails if the cooling is carried out in such a way that a fine pearlitic structure is produced.
- a quenching medium for quenching heat-treated material which is a solution of 45 to 99.9% water with a liquid high molecular weight polyalkylene glycol with a decreasing solubility in water with increasing temperatures, whereby primarily a relatively short quenching time is possible because the addition of polyalkylene glycol improves heat dissipation during the quenching process.
- DE-OS 2630176 relates to a method for quenching heat-treated metals, an aqueous solution of a water-soluble salt of polyacrylic acid being used as the quenching medium, the cooling rate being variable depending on the concentration of the polyacrylate salt, its molecular weight and the temperature of the bath. Rapid cooling, however, can lead to irregularities in the microstructure formation, since slight differences in the action of the quenching medium can have a lasting effect.
- the object of the invention is now to even out the fine pearlitic microstructure and thus to improve the wear properties of the rail or the rail head.
- the invention essentially consists in a process for the heat treatment of rails by quenching the rail or at least the rail head by means of a cooling medium from a temperature in the austenite region to a temperature at which the pearlite transformation is complete, in order to achieve a fine pearlitic structure, the rails, made of steel, with 0.7 to 0.75% C, max. 0.80% Si and 1.2 to 1.3% Mn, the rest iron and unavoidable impurities, are treated in a cooling medium, the.
- Water with synthetic coolant additive in an amount of 20 to 50 vol.%, Based on contains the entire cooling medium, the coolant additive increasing with increasing manganese content and constant carbon content and being reduced with increasing carbon content and constant manganese content and the cooling bath temperature being kept at 40 to 60 ° C, so that constant wear properties and within the specified content ranges of C and Mn set a Vickers hardness HV 30 of 340-380.
- This synthetic coolant additive forms a layer on the rail or the rail head, which reduces the cooling rate. Such a layer is uniform and is not adversely affected by scaling jumping off, so that uniform cooling conditions can be achieved in this way over the entire surface and over the entire length of the rail or the rail head.
- synthetic coolant is added Polyglycol used.
- Polyglykof has proven itself particularly well in this regard.
- the cooling medium can also be sprayed onto the rail or the rail head.
- the rail or at least the rail head is expediently immersed in the cooling medium, since in this way the film of the synthetic coolant additive can be formed better and more uniformly.
- the heat treatment can be carried out from the rolling heat, so that the rolling heat is used and a subsequent costly heating is saved.
- the cooling medium is preferably composed such that there is a cooling rate of 0.2 to 6 ° C / sec in the temperature range between 800 and 500 ° C. sets.
- the cooling rates which are required to achieve a fine pearlitic structure are known for the various compositions of the rail and are in the range from 0.2 to 6 ° C./sec.
- a thicker film of the coolant additive forms on the rail or the rail head and the cooling rate becomes lower than with a lower synthetic coolant additive.
- the cooling rate can be varied by choosing the amount of the coolant additive taking into account the composition of the rail steel within the limits specified above.
- Fig. 1 shows a diagram and Fig. 2 shows a cross section through a rail head
- Fig. 3 shows a diagram of wear resistance as a function of Vickers hardness
- Fig. 4 shows the dependence of the improvement in wear resistance on manganese and carbon content for a given Proportion of coolant additive.
- samples are determined at different distances from the surface b of the rail head along the so-called hardness trace indicated by the arrow a on the cut surface.
- Fig. 1 the Vickers hardness HV 30 is plotted on the ordinate.
- the distances of the measurements from the surface or the running surface b of a rail head are plotted on the abscissa.
- Curve c shows a measurement in rails treated by the method according to the invention which have a fine pearlitic structure.
- Curve d shows the hardness curve along the hardness track a with a rail of similar composition, the head of which was quenched in hot water.
- FIG. 3 shows a diagram in which the wear resistance ⁇ , expressed in N / cm 2 , is plotted on the ordinate.
- the Vickers hardness HV 30 ' measured in the edge of the rail head is shown on the abscissa.
- Curve e shows the course of wear resistance in comparison to Vickers hardness.
- the area e 1 is the area in which the wear resistance and the Vickers hardness are in rails heat-treated by the method according to the invention.
- the known values which can be achieved by known methods are considerably below the range e l .
- resistance values, e3 and e4 for various standard rail steel grades and e2 are for single Cr-Mn steel rail.
- the manganese content in% by weight is plotted on the ordinate, starting at 1.1% by weight.
- the carbon content in% by weight is plotted on the abscissa, starting with 0.65% by weight.
- the rectangle f entered in this diagram limits the range of steels with a carbon content of 0.7-0.75% by weight and a manganese content of 1.2-1.3% by weight.
- a proportion of 30% by volume of a polyglycol as coolant additive gives the best results.
- Just g corresponds to 30% by volume of a polyglykois in the coolant.
- the proportion of the coolant additive With increasing carbon content, the proportion of the coolant additive must be reduced to achieve the same results if the manganese content remains the same. Conversely, with the carbon content remaining constant and the manganese content increasing, the proportion of the coolant additive must be increased in order to again achieve the same results, the straight lines h and i representing the lower and the upper limit for the proportion of the coolant additive, namely 20% by volume and 50% by volume .%, reproduces. If the coolant additive in the steels mentioned falls below the lower limit of 20% by volume, the cooling rate would be too high, causing the tendency to warp in the rail head to increase to a great extent. Conversely, exceeding the upper limit of 50 vol.% Coolant additive for the steels in the specified range as a result of a stronger deposit formation.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wärmebehandeln von Schienen durch Abschrecken der Schiene oder zumindest des Schienenkopfes mittels eines Kühlmediums aus einer im Austenitgebiet liegenden Temperatur auf eine Temperatur, bei welcher die Perlitumwandlung abgeschlossen ist, zur Erzielung eines feinperlitischen Gefüges. Die Ausbildung des Gefüges hängt weitgehend von den Abkühlungsbedingungen ab. Eine Martensitbildung muß auf jeden Fall verhindert werden, da dadurch eine Versprödung der Schiene entsteht. Es hat sich erwiesen, daß optimale Verschleißeigenschaften bei solchen Schienen erreicht werden können, wenn die Abkühlung so geführt wird, daß ein feinperlitisches Gefüge entsteht.The invention relates to a method for the heat treatment of rails by quenching the rail or at least the rail head by means of a cooling medium from a temperature in the austenite region to a temperature at which pearlite transformation is complete, in order to achieve a fine pearlitic structure. The formation of the structure largely depends on the cooling conditions. The formation of martensite must be prevented in any case, since this causes the rail to become brittle. It has been found that optimal wear properties can be achieved with such rails if the cooling is carried out in such a way that a fine pearlitic structure is produced.
Aus der DE-AS 24 39 338 ist es bekannt geworden, solche Schienen in heißem Wasser abzuschrecken. Beim Abschrecken in heißem Wasser ergibt sich an der Schiene eine Dampfhautbildung, wobei die Abkühlungsgeschwindigkeit an den Stellen, an welchen sich die Dampfhaut bildet, verringert wird, während an denjenigen Stellen, an welchen das Heißwasser unmittelbar mit der Schiene in Berührung gelangt, die Abkühlung schneller erfolgt. Infolge der Zunderbildung tritt eine ungleichmäßige Dampfhautbildung auf, da der Zunder im Zuge des Abkühlverfahrens stellenweise abspringt. Es gelangen somit Teile der Schiene bzw. des Schienenkopfes mit der gebildeten Dampfhaut in Berührung, während auf andere Teile wieder das Heißwasser unmittelbar einwirkt. Dadurch entstehen Ungleichförmigkeiten in der Abkühlungsgeschwindigkeit über die Länge der Schiene bzw. in den verschiedenen Teilen der Oberfläche der Schiene oder des Schienenkopfes. Damit wird die Bildung der feinen Perlitstruktur beeinträchtigt und die Verschleißeigenschaften der Schiene werden an den verschiedenen Stellen ungleichmäßig. Da aber die Stellen der Schiene, welche eine schlechtere Gefügeausbildung aufweisen, für die Verschleißeigenschaften der gesamten Schiene maßgebend sind, werden bei einem solchen Verfahren keine optimalen Verschleißeigenschaften erzielt.From DE-AS 24 39 338 it has become known to quench such rails in hot water. When quenching in hot water, vapor formation occurs on the rail, the rate of cooling being reduced at the locations where the vapor skin forms, while cooling occurs more quickly at those locations where the hot water comes into direct contact with the rail he follows. As a result of the scale formation, there is an uneven formation of vaporous skin, since the scale breaks off in places during the cooling process. Parts of the rail or of the rail head thus come into contact with the vapor skin formed, while the hot water acts directly on other parts. This creates non-uniformities in the cooling rate over the length of the rail or in the different parts of the surface of the rail or the rail head. This affects the formation of the fine pearlite structure and the wear properties of the rail become uneven at the various points. However, since the points of the rail which have a poorer microstructure are decisive for the wear properties of the entire rail, optimal wear properties are not achieved with such a method.
Aus der DE-AS 12 42 660 ist ein Abschreckmedium zum Abschrecken von wärmebehandeltem Material bekanntgeworden, welches eine Lösung von 45 bis 99,9% Wasser mit einem flüssigen hochmolekularen Polyalkylenglykol mit einer bei ansteigenden Temperaturen abnehmenden Löslichkeit in Wasser ist, wodurch in erster Linie eine verhältnismäßig kurze Abschreckzeit möglich wird, da durch die Zugabe von Polyalkylenglykol eine verbesserte Wärmeableitung beim Abschreckprozeß erzielt wird. Die DE-OS 2630176 betrifft ein Verfahren zum Abschrecken wärmebehandelter Metalle, wobei als Abschreckmedium eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen Salzes von Polyacrylsäure verwendet wird, wobei die Abkühlungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Konzentration des Polyacrylatsalzes, seines Molekulargewichtes und der Temperatur des Bades variiert werden kann. Eine rasche Abkühlung kann jedoch zu Ungleichmäßigkeiten der Gefügeausbildung führen, da sich geringfügige Unterschiede des Einwirkens des Abschreckmediums nachhaltig auswirken können.From DE-AS 12 42 660 a quenching medium for quenching heat-treated material has become known, which is a solution of 45 to 99.9% water with a liquid high molecular weight polyalkylene glycol with a decreasing solubility in water with increasing temperatures, whereby primarily a relatively short quenching time is possible because the addition of polyalkylene glycol improves heat dissipation during the quenching process. DE-OS 2630176 relates to a method for quenching heat-treated metals, an aqueous solution of a water-soluble salt of polyacrylic acid being used as the quenching medium, the cooling rate being variable depending on the concentration of the polyacrylate salt, its molecular weight and the temperature of the bath. Rapid cooling, however, can lead to irregularities in the microstructure formation, since slight differences in the action of the quenching medium can have a lasting effect.
Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, die feinperlitische Gefügeausbildung zu vergleichmäßigen und damit die Verschleißeigenschaften der Schiene oder des Schienenkopfes zu verbessern.The object of the invention is now to even out the fine pearlitic microstructure and thus to improve the wear properties of the rail or the rail head.
Die Erfindung besteht im wesentlichen in einem Verfahren zum Wärmebehandeln von Schienen durch Abschrecken der Schiene oder zumindest des Schienenkopfes mittels eines Kühlmediums aus einer im Austenitgebiet liegenden Temperatur auf eine Temperatur, bei welcher die Perlitumwandlung abgeschlossen ist, zur Erzielung eines feinperlitischen Gefüges, wobei die Schienen, die aus einem Stahl, mit 0,7 bis 0,75 % C, max. 0,80 % Si und 1,2 bis 1,3 % Mn, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, bestehen, in einem Kühlmedium behandelt werden, das. Wasser mit synthetischem Kühlmittelzusatz, in einer Menge von 20 bis 50 Vol.%, bezogen auf das gesamte Kühlmedium, enthält, wobei der Kühlmittelzusatz mit steigendem Mangangehalt und gleichbleibendem Kohlenstoffgehalt erhöht und mit steigendem Kohlenstoffgehalt und gleichbleibendem Mangangehalt verringert wird und die Kühlbadtemperatur auf 40 bis 60 °C gehalten wird, sodaß sich innerhalb der angegebenen Gehaltsbereiche von C und Mn gleichbleibende Verschleißeigenschaften und eine Vickershärte HV30 von 340-380 einstellen. Durch diesen synthetischen Kühlmittelzusatz wird eine Schicht auf der Schiene bzw. dem Schienenkopf gebildet, welche die Abkühlungsgeschwindigkeit verringert. Eine solche Schicht ist gleichmäßig und wird nicht durch Abspringen von Zunder beeinträchtigt, so daß auf diese Art gleichmäßige Abkühlungsbedingungen über die gesamte Oberfläche und über die gesamte Länge der Schiene bzw. des Schienenkopfes erreicht werden.The invention essentially consists in a process for the heat treatment of rails by quenching the rail or at least the rail head by means of a cooling medium from a temperature in the austenite region to a temperature at which the pearlite transformation is complete, in order to achieve a fine pearlitic structure, the rails, made of steel, with 0.7 to 0.75% C, max. 0.80% Si and 1.2 to 1.3% Mn, the rest iron and unavoidable impurities, are treated in a cooling medium, the. Water with synthetic coolant additive, in an amount of 20 to 50 vol.%, Based on contains the entire cooling medium, the coolant additive increasing with increasing manganese content and constant carbon content and being reduced with increasing carbon content and constant manganese content and the cooling bath temperature being kept at 40 to 60 ° C, so that constant wear properties and within the specified content ranges of C and Mn set a Vickers hardness HV 30 of 340-380. This synthetic coolant additive forms a layer on the rail or the rail head, which reduces the cooling rate. Such a layer is uniform and is not adversely affected by scaling jumping off, so that uniform cooling conditions can be achieved in this way over the entire surface and over the entire length of the rail or the rail head.
Innerhalb der vorgegebenen Grenzen an Kühlmittelzusatz und innerhalb der angegebenen Bereiche für den Mangan- und den Kohlenstoffgehalt haben sich auf diese Weise gleichbleibende Werte für die Verschleißfestigkeit erzielen lassen, wobei eine Vickers-Härte HV30 im Schienenkopf zwischen 340 und 380 erzielt wurde, wobei gleichzeitig die Kühlbadtemperatur auf 40 bis 60 °C, insbesondere 50 °C, gehalten wird und in vorteilhafter Weise das Bad umgewälzt bzw. bewegt wird. Diese Maßnahmen erlauben eine gleichmäßige Temperaturbehandlung und damit über den gesamten Schienenkopfquerschnitt und die gesamte Oberfläche des Schienenkopfes gleichbleibende Ergebnisse.Within the specified limits for the coolant additive and within the specified ranges for the manganese and carbon content, constant values for wear resistance were achieved in this way, whereby a Vickers hardness HV 30 in the rail head between 340 and 380 was achieved, at the same time the Cooling bath temperature is kept at 40 to 60 ° C, in particular 50 ° C, and the bath is advantageously circulated or moved. These measures allow a uniform temperature treatment and thus constant results over the entire rail head cross-section and the entire surface of the rail head.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als synthetischer Kühlmittelzusatz Polyglykol verwendet. Polyglykof hat sich in dieser Beziehung in besonderem Maße bewährt. Das Kühlmedium kann auf die Schiene bzw. den Schienenkopf auch aufgesprüht werden. Zweckmäßig wird aber die Schiene oder zumindest der Schienenkopf in das Kühlmedium getaucht, da auf diese Weise der Film des synthetischen Kühlmittelzusatzes besser und gleichmäßiger gebildet werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, synthetic coolant is added Polyglycol used. Polyglykof has proven itself particularly well in this regard. The cooling medium can also be sprayed onto the rail or the rail head. However, the rail or at least the rail head is expediently immersed in the cooling medium, since in this way the film of the synthetic coolant additive can be formed better and more uniformly.
Gemäß der Erfindung kann die Wärmebehandlung aus der Walzhitze erfolgen, so daß die Walzhitze ausgenützt wird und eine nachfolgende kostenaufwendige Erwärmung erspart wird.According to the invention, the heat treatment can be carried out from the rolling heat, so that the rolling heat is used and a subsequent costly heating is saved.
Gemäß der Erfindung ist vorzugsweise das Kühlmedium so zusammengesetzt, daß sich im Temperaturbereich zwischen 800 und 500 °C eine Abkühlgeschwindigkeit von 0,2 bis 6 °C/sec. einstellt. Die Abkühlungsgeschwindigkeiten, welche zur Erzielung eines feinperlitischen Gefüges erforderlich sind, sind für die verschiedenen Zusammensetzungen der Schiene bekannt und liegen in dem angegebenen Bereich 0,2 bis 6 °C/sec. Bei einer größeren Menge des synthetischen Kühlmittelzusatzes, bezogen auf das gesamte Kühlmedium, bildet sich ein stärkerer Film des Kühlmittelzusatzes an der Schiene bzw. dem Schienenkopf aus und die Abkühlungsgeschwindigkeit wird geringer als bei einem geringeren synthetischen Kühlmittelzusatz. lm Rahmen der oben angegebenen Werte von 0,2 bis 6 °C/sec. kann durch Wahl der Menge des Kühlmittelzusatzes unter Berücksichtigung der Zusammensetzung des Schienenstahles in den oben angegebenen Grenzen die Abkühlungsgeschwindigkeit variiert werden.According to the invention, the cooling medium is preferably composed such that there is a cooling rate of 0.2 to 6 ° C / sec in the temperature range between 800 and 500 ° C. sets. The cooling rates which are required to achieve a fine pearlitic structure are known for the various compositions of the rail and are in the range from 0.2 to 6 ° C./sec. With a larger amount of the synthetic coolant additive, based on the total cooling medium, a thicker film of the coolant additive forms on the rail or the rail head and the cooling rate becomes lower than with a lower synthetic coolant additive. Within the range of the above values from 0.2 to 6 ° C / sec. the cooling rate can be varied by choosing the amount of the coolant additive taking into account the composition of the rail steel within the limits specified above.
Es ist auch möglich, die VerschleiBeigenschaften der Schiene durch entsprechende Legierungen des Schienenstahles, wie beispielsweise durch Verwendung einer Cr-Mn-Legierung, zu verbessern. Dies bringt aber, abgesehen von den höheren Kosten eines solchen Stahles, Nachteile in bezug auf die Schweißbarkeit der Schiene mit sich, da bei solchen Legierungen auch nach einem Schweißvorgang eine langsame Abkühlung eingehalten werden muß, um eine Martensitbildung zu verhindern.It is also possible to improve the wear properties of the rail by appropriate alloys of the rail steel, such as by using a Cr-Mn alloy. However, apart from the higher costs of such a steel, this entails disadvantages with regard to the weldability of the rail, since with such alloys slow cooling must be maintained even after a welding process in order to prevent martensite formation.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm und Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Schienenkopf, Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Verschleißfestigkeit in Abhängigkeit von der Vickers-Härte, und Fig. 4 die Abhängigkeit der Verbesserung der Verschieißfestigkeit von Mangan- und Kohlenstoffgehalt bei vorgegebenem Anteil des Kühlmittelzusatzes.Fig. 1 shows a diagram and Fig. 2 shows a cross section through a rail head, Fig. 3 shows a diagram of wear resistance as a function of Vickers hardness, and Fig. 4 shows the dependence of the improvement in wear resistance on manganese and carbon content for a given Proportion of coolant additive.
Bei der Darstellung nach Fig. 2, welche einen Schnitt durch einen Schienenkopf zeigt, werden entlang der durch den Pfeil a angedeuteten sogenannten Härtespur auf der Schnittfläche Proben in verschiedenen Abständen von der Oberfläche b des Schienenkopfes bestimmt.In the representation according to FIG. 2, which shows a section through a rail head, samples are determined at different distances from the surface b of the rail head along the so-called hardness trace indicated by the arrow a on the cut surface.
In Fig. 1 ist die Vickers-Härte HV30 auf der Ordinate aufgetragen. Auf der Abszisse sind die Abstände der Messungen von der Oberfläche bzw. der Lauffläche b eines Schienenkopfes aufgetragen. Die Kurve c zeigt eine Messung bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Schienen, welche eine feinperlitische Struktur aufweisen. Es wurde eine Schiene aus einem Schienenstahl mit einer Zusammensetzung von 0,72 % C, 0,30 % Si und 1,27 % Mn, Rest Eisen und unvermeidbare Verunreinigungen, gewählt. Die Kurve d zeigt den Härteverlauf entlang der Härtespur a bei einer Schiene ähnlicher Zusammensetzung, deren Kopf in heißem Wasser abgeschreckt wurde. Der Vergleich der Kurven c und d zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung die Werte der Vickers-Härte höher liegen als bei der Kurve d, wobei vor allem auch die Härteabnahme in Abstand von der Oberfläche b des Schienenkopfes geringer ist. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die feinperlitische. Gefügeausbildung gleichmäßiger erfolgt.In Fig. 1 the Vickers hardness HV 30 is plotted on the ordinate. The distances of the measurements from the surface or the running surface b of a rail head are plotted on the abscissa. Curve c shows a measurement in rails treated by the method according to the invention which have a fine pearlitic structure. A rail made of rail steel with a composition of 0.72% C, 0.30% Si and 1.27% Mn, the rest iron and unavoidable impurities, was chosen. Curve d shows the hardness curve along the hardness track a with a rail of similar composition, the head of which was quenched in hot water. The comparison of curves c and d shows that the Vickers hardness values are higher in the heat treatment according to the invention than in curve d, and above all the decrease in hardness at a distance from the surface b of the rail head is less. This is attributed to the fact that the fine pearlitic. Microstructure formation is more uniform.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem auf der Ordinate die Verschleißfestigkeit β, ausgedrückt in N/cm2, aufgetragen ist. Auf der Abszisse ist die Vickers-Härte HV30' gemessen im SchienenkopfRandbereich, dargestellt. Die Kurve e zeigt den Verlauf der Verschleißfestigkeit im Vergleich zur Vickers-Härte. Der Bereich e1 ist der Bereich, in welchem die Verschleißfestigkeit und die Vickers- Härte bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wärmebehandelten Schienen liegt. Die bekannten Werte, welche durch bekannte Verfahren erzielt werden können, liegen beträchtlich unter dem Bereich el. So zeigen die Bereiche e2, e3 und e4 für verschiedene Schienenstahlqualitäten bisher erzielte Festigkeitswerte, wobei e3 und e4 für verschiedene Regelschienenstahlgüten und e2 für einen Cr-Mn Schienenstahl gelten.FIG. 3 shows a diagram in which the wear resistance β, expressed in N / cm 2 , is plotted on the ordinate. The Vickers hardness HV 30 ' measured in the edge of the rail head is shown on the abscissa. Curve e shows the course of wear resistance in comparison to Vickers hardness. The area e 1 is the area in which the wear resistance and the Vickers hardness are in rails heat-treated by the method according to the invention. The known values which can be achieved by known methods are considerably below the range e l . To view the areas e2, e3 and e4 been achieved for different rail steel qualities resistance values, e3 and e4 for various standard rail steel grades and e2 are for single Cr-Mn steel rail.
Bei der Darstellung in Fig. 4 ist auf der Ordinate der Mangangehalt in Gew.% beginnend bei 1,1 Gew.% aufgetragen. Auf der Abszisse ist der Kohlenstoffgehalt in Gew.% beginnend mit 0,65 Gew.% aufgetragen. Das in diesem Diagramm eingetragene Rechteck f begrenzt den Bereich der Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,7-0,75 Gew.% und einem Mangangehalt von 1,2-1,3 Gew.%. Bei Stählen mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt und einem mittleren Mangangehalt innerhalb dieses Bereiches hat es sich gezeigt, daß ein Anteil von 30 Vol.% eines Polyglykols als Kühlmittelzusatz die besten Ergebnisse ergibt. Gerade g entspricht hiebei einem Anteil von 30 Vol.% eines Polyglykois im Kühlmittel. Mit zunehmenden Kohlenstoffgehalt muß der Anteil des Kühlmittelzusatzes zur Erzielung gleicher Ergebnisse herabgesetzt werden, wenn der Mangangehalt gleich bleibt. Umgekehrt muß bei gleichbleibendem Kohlenstoffgehalt und zunehmendem Mangangehalt der Anteil des Kühlmittelzusatzes erhöht werden, um wiederum zu gleichen Ergebnissen zu gelangen, wobei die Geraden h und i die untere bzw. die obere Grenze für den Anteil des Kühlmittelzusatzes, nämlich 20 Vol.% und 50 Vol.%, wiedergibt. Bei Unterschreiten der Untergrenze von 20 Vol.% Kühlmittelzusatz bei den genannten Stählen würde sich eine zu hohe Abkühlgeschwindigkeit ergeben, wodurch die Verzugsneigung im Schienenkopf in zu großem Maße zunimmt. Umgekehrt hätte eine Überschreitung der Obergrenze von 50 Vol.% Kühlmittelzusatz für die Stähle im angegebenen Bereich die Folge einer stärkeren Belagbildung. Diese Belagbildung führt zu unregelmäßiger Konzentrationsverteilung des Kühlmittelzusatzes im Kühlmittel und ein unkontrolliertes Absinken des Anteiles des Kühlmittelzusatzes hätte Unregelmäßigkeiten im örtlichen Verlauf der Abkühlungsgeschwindigkeit zur Folge. Darüber hinaus würde bei einer Verarmung des Kühlmittels an Kühlmittelzusatz der Bereich, bei welchem sich die besten Werte für die Erhöhung der Verschleißfestigkeit ergeben, verlassen werden. Aus diesem Diagramm ergibt sich für jeden einzelnen, der dem Rechteck f entsprechenden Stähle jeweils ein Optimum für den Anteil des Kühlmittelzusatzes im Kühlmittel, mit welchem besonders gute und gleichmäßige Ergebnisse im Bezug auf die Verschleißfestigkeit der Schienenstähle erzielt werden. Bei diesen Versuchen wurde die Kühlmitteltemperatur bei 50 °C konstant gehalten und das Bad in Bewegung gehalten. Die Tauchtiefe des Schienenkopfes betrug jeweils 40 mm. Bei der jeweils optimalen Zusammensetzung des Kühlmittels wurde ein feinperlitisches Gefüge im Schienenkopfrandbereich erzielt.4, the manganese content in% by weight is plotted on the ordinate, starting at 1.1% by weight. The carbon content in% by weight is plotted on the abscissa, starting with 0.65% by weight. The rectangle f entered in this diagram limits the range of steels with a carbon content of 0.7-0.75% by weight and a manganese content of 1.2-1.3% by weight. In the case of steels with an average carbon content and an average manganese content within this range, it has been shown that a proportion of 30% by volume of a polyglycol as coolant additive gives the best results. Just g corresponds to 30% by volume of a polyglykois in the coolant. With increasing carbon content, the proportion of the coolant additive must be reduced to achieve the same results if the manganese content remains the same. Conversely, with the carbon content remaining constant and the manganese content increasing, the proportion of the coolant additive must be increased in order to again achieve the same results, the straight lines h and i representing the lower and the upper limit for the proportion of the coolant additive, namely 20% by volume and 50% by volume .%, reproduces. If the coolant additive in the steels mentioned falls below the lower limit of 20% by volume, the cooling rate would be too high, causing the tendency to warp in the rail head to increase to a great extent. Conversely, exceeding the upper limit of 50 vol.% Coolant additive for the steels in the specified range as a result of a stronger deposit formation. This deposit formation leads to an irregular concentration distribution of the coolant additive in the coolant and an uncontrolled decrease in the proportion of the coolant additive would result in irregularities in the local course of the cooling rate. In addition, if the coolant were depleted of coolant additive, the area in which the best values for increasing the wear resistance would result would be left. This diagram shows for each of the steels corresponding to the rectangle f an optimum for the proportion of coolant additive in the coolant, with which particularly good and uniform results are achieved in relation to the wear resistance of the rail steels. In these experiments, the coolant temperature was kept constant at 50 ° C and the bath was kept moving. The depth of the rail head was 40 mm. With the optimal composition of the coolant, a fine pearlitic structure was achieved in the edge of the rail head.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0093182A AT375402B (en) | 1982-03-09 | 1982-03-09 | METHOD FOR HEAT-TREATING RAILS |
| AT931/82 | 1982-03-09 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0088746A1 EP0088746A1 (en) | 1983-09-14 |
| EP0088746B1 true EP0088746B1 (en) | 1987-04-15 |
Family
ID=3503141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP19830890026 Expired EP0088746B1 (en) | 1982-03-09 | 1983-02-22 | Method of heat treating rails |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0088746B1 (en) |
| JP (1) | JPS58221229A (en) |
| AT (1) | AT375402B (en) |
| CA (1) | CA1205729A (en) |
| DE (1) | DE3370972D1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT3008B (en) | 1992-07-15 | 1994-08-25 | Voest Alpine Schienen Gmbh | Method for heat treatment of rails |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62161917A (en) * | 1986-01-09 | 1987-07-17 | Nippon Steel Corp | Manufacture of head end-heattreated rail excellent in resistance to damage and wear |
| JPS63203724A (en) * | 1987-02-19 | 1988-08-23 | Nkk Corp | Method for hardening rail |
| DE4003363C1 (en) * | 1990-02-05 | 1991-03-28 | Voest-Alpine Industrieanlagenbau Ges.M.B.H., Linz, At | Hardening rails from rolling temp. - using appts. with manipulator engaging rail from exit roller table with support arms positioned pivotably on each side |
| AT401359B (en) * | 1991-04-05 | 1996-08-26 | Vae Ag | METHOD FOR PRODUCING A HEART PIECE |
| EP0685566B2 (en) * | 1993-12-20 | 2013-06-05 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Rail of high abrasion resistance and high tenacity having pearlite metallographic structure and method of manufacturing the same |
| DE19621017C1 (en) * | 1996-05-24 | 1998-01-08 | Butzbacher Weichenbau Gmbh | Process for the production of a track superstructure and track superstructure |
| AT409268B (en) * | 2000-05-29 | 2002-07-25 | Voest Alpine Schienen Gmbh & C | METHOD AND DEVICE FOR HARDENING RAILS |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1242660B (en) * | 1963-06-29 | 1967-06-22 | Union Carbide Corp | Quenching medium for quenching heat-treated metal |
| DE1802273A1 (en) * | 1968-01-18 | 1969-08-07 | Zentralinstitut Fuer Fertigung | Quenching means for austenitic steels |
| DE2439338C2 (en) * | 1974-08-16 | 1980-08-28 | Fried. Krupp, Huettenwerke Ag, 4630 Bochum | Process for the heat treatment of rails from the rolling heat |
| US4087290A (en) * | 1975-07-03 | 1978-05-02 | E. F. Houghton & Co. | Process for the controlled cooling of ferrous metal |
| BE854834A (en) * | 1977-05-18 | 1977-09-16 | Centre Rech Metallurgique | PROCESS FOR MANUFACTURING RAILS WITH IMPROVED CHARACTERISTICS |
-
1982
- 1982-03-09 AT AT0093182A patent/AT375402B/en not_active IP Right Cessation
-
1983
- 1983-02-22 EP EP19830890026 patent/EP0088746B1/en not_active Expired
- 1983-02-22 DE DE8383890026T patent/DE3370972D1/en not_active Expired
- 1983-03-07 CA CA000423018A patent/CA1205729A/en not_active Expired
- 1983-03-09 JP JP3889983A patent/JPS58221229A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT3008B (en) | 1992-07-15 | 1994-08-25 | Voest Alpine Schienen Gmbh | Method for heat treatment of rails |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58221229A (en) | 1983-12-22 |
| CA1205729A (en) | 1986-06-10 |
| DE3370972D1 (en) | 1987-05-21 |
| EP0088746A1 (en) | 1983-09-14 |
| AT375402B (en) | 1984-08-10 |
| ATA93182A (en) | 1983-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69433512T2 (en) | High-strength bainitic steel rails with improved resistance to fatigue damage due to rolling contact | |
| DE3433698A1 (en) | METHOD FOR TREATING A WORKPIECE | |
| DE2417179A1 (en) | PROCESS FOR CARBONIZING HIGH-ALLOY STEELS | |
| DE69629161T2 (en) | METHOD FOR PRODUCING RAILS WITH HIGH WEAR RESISTANCE AND HIGH RESISTANCE TO INNER DEFECTS | |
| DE2830850C3 (en) | Use of a case-hardening steel | |
| DE2439338B1 (en) | Process for the heat treatment of rails | |
| EP0088746B1 (en) | Method of heat treating rails | |
| EP0610460B1 (en) | Rail thermal treatment process | |
| DE2545104B2 (en) | AUTOMATIC STEEL AND METHOD FOR PRODUCING IT | |
| DE1533381B1 (en) | Use of a steel for the manufacture of razor blades | |
| EP0029539A1 (en) | Process for manufacturing chromium-containing cast iron and cast articles made therefrom | |
| DE1483247C3 (en) | Process for the continuous production of a high tensile strength tinplate | |
| DE1553806B1 (en) | USE OF A STEEL FOR RAZOR BLADES AND THEIR PRODUCTION | |
| DE1496708A1 (en) | Process for the surface treatment of bright annealed stainless steels | |
| DE69813975T2 (en) | Method for producing a mechanical workpiece with at least one part that has been surface-hardened by induction, and thus produced workpiece | |
| DE3044339A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING COLD SHEET WITH A TWO-PHASE STRUCTURE | |
| EP0166239B1 (en) | Process for producing concrete-reinforcing steel bars or rods emerging from the rolling mill | |
| DE2160805A1 (en) | Process for the heat treatment of a surface layer of metal strips | |
| DE2727744C2 (en) | ||
| DE2324750A1 (en) | MANUFACTURE OF HARDENED STEEL | |
| DE3044338A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING COLD SHEET | |
| DE2425187A1 (en) | BREAK TOUGH FULL WHEELS OR WHEEL TIRES | |
| AT401359B (en) | METHOD FOR PRODUCING A HEART PIECE | |
| DE1433793A1 (en) | Process for the heat treatment of low-alloy steel with Nb / Ta and / or V and construction element produced from a steel treated in this way | |
| DE3811270C2 (en) | Process for the continuous treatment of cold-rolled manganese carbon steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| AK | Designated contracting states |
Designated state(s): DE FR GB IT LU SE |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 19840120 |
|
| ITF | It: translation for a ep patent filed |
Owner name: BARZANO' E ZANARDO MILANO S.P.A. |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): DE FR GB IT LU SE |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 3370972 Country of ref document: DE Date of ref document: 19870521 |
|
| ET | Fr: translation filed | ||
| PLBI | Opposition filed |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009260 |
|
| 26 | Opposition filed |
Opponent name: SSAB SVENSKT STAL AB Effective date: 19880114 |
|
| ITPR | It: changes in ownership of a european patent |
Owner name: CESSIONE;VOEST- ALPINE STAHL DONAWITZ GMBH |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: 732 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: TP |
|
| PLBG | Opposition deemed not to have been filed |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009274 |
|
| 26D | Opposition deemed not to have been filed |
Opponent name: SSAB SVENSKT STAL AB Effective date: 19880918 |
|
| ITTA | It: last paid annual fee | ||
| EPTA | Lu: last paid annual fee | ||
| EAL | Se: european patent in force in sweden |
Ref document number: 83890026.4 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: IF02 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20020124 Year of fee payment: 20 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 20020201 Year of fee payment: 20 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Payment date: 20020204 Year of fee payment: 20 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 20020207 Year of fee payment: 20 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LU Payment date: 20020213 Year of fee payment: 20 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION Effective date: 20030221 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: LU Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION Effective date: 20030222 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: PE20 Effective date: 20030221 |
|
| EUG | Se: european patent has lapsed | ||
| RIN2 | Information on inventor provided after grant (corrected) |
Inventor name: PRSKAWETZ, GEORG, DIPL.-ING. Inventor name: POINTNER, PETER, DIPL.-ING. Inventor name: MOSER, ALFRED, DR., DIPL.-ING. |