MXPA02002317A

MXPA02002317A - Aleacion para rueda de ferrocarril.

Info

Publication number: MXPA02002317A
Application number: MXPA02002317A
Authority: MX
Inventors: A Pilon Richard
Original assignee: Amsted Ind Inc
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2005-08-16
Also published as: CN1272459C; EP1241277B1; DE60208099T2; US6783610B2; CZ2002796A3; DE60208099D1; JP2002256383A; BR0200655A; CA2374394C; EP1241277A3; RO121038B1; BR0200655B1; ES2254610T3; ZA200201812B; AU780209B2; CZ303508B6; CN1374206A; AU2033002A; EP1241277A2; CA2374394A1

Abstract

Se proporciona una aleacion de acero, particularmente adaptada para la fabricacion de ruedas de ferrocarril. Tales aleaciones comprenden esencialmente, porcentajes en peso, carbono 0.67-0.77, manganeso 0.70-0.85, silicio 0.65-0.85, fosforo menos de 0.025, azufre menos de 0.025, cromo 0.18-0.25, molibdeno 0.08-0.12, con el resto esencialmente de hierro. Otra aleacion de bajo contenido de carbono comprende esencialmente, en porcentaje en peso, carbono 0.16- 0.45, manganeso 0.90-1.10, silicio 0.50-0.70, fosforo menos de 0.035, azufre menos de 0.035, niquel 1.0-1.5, cromo 0.40- 0.60 y molibdeno 0.40-0.60.

Description

ALEACION PARA RUEDA DE FERROCARRIL DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención proporciona una aleación para rueda de ferrocarril, y más particularmente, una aleación para ruedas de ferrocarril particularmente adaptada para el uso en la fabricación en ruedas de ferrocarril de acero moldeado . En la fabricación de ruedas de ferrocarril de acero moldeado, se desea utilizar una aleación de acero que sea capaz de endurecerse para proporcionar una resistencia al desgaste adecuado, mientras que también proporcione resistencia adecuada al agrietamiento térmico. La resistencia mecánica del acero puede ser mejorada por la adición de elementos de aleación tales como cromo, magnesio y molibdeno. Sin embargo, tales adiciones de aleación deben cuidadosamente seleccionarse para minimizar los costos incrementados asi como también contrarrestar la degradación posible de las propiedades mejoradas de aquellas cantidades deseables de tales aleaciones agregadas. El descascarillado y desconchado termomecánico son las dos causas predominantes del daño de la banda de rodadura encontradas en las ruedas de ferrocarril en servicio. Este daño de la banda de rodadura resulta en niveles significantes de extracción de la rueda pre-envej ecida de servicio. El fenómeno del descascarillado termomecánico generalmente se experimenta en los servicios de carbón, mineral y grano de carga pesada, donde el ambiente se conduce en este tipo de falla. Los factores de contribución se relacionan a estos servicios que incluyen fuerzas normales elevadas cuando ios vagones de ferrocarril se cargan, se hacen más empinado y se someten a bastantes grados en regiones montañosas . Las fuerzas normales de la carga del vagón de ferrocarril son, para la vía férrea, idealmente en el máximo permisible por los diseños de la rueda. El desconchado involucra la transformación del material de superficie de la banda de rodadura en la fase de martensita quebradiza. El deslizamiento de la rueda sobre el riel provoca que la transformación de este material. El desarrollo de aleación presentes se dirige para reducir o eliminar el daño provocado por el abuso termomecánico o deslizamiento de la rueda en el riel . Tres componentes de descascarillado termomecánico juntos permiten que ocurra el daño de la banda de rodadura. La porción mecánica del proceso es una fatiga de contacto de rodadura. La rodadura de la rueda proporciona que la tensión cíclica accione la falla progresiva. El componente térmico, presentado por el frenado de arrastre, no únicamente contribuye a la tensión térmica en la rueda sino también reduce la capacidad del material para resistir la carga mecánica a través de la tensión del material reducido a temperatura elevada. El componente final de esta falla progresiva es de tiempo en temperatura. El prolongado de la rueda está a una temperatura elevada, mayor que el número de ciclos de carga, que se necesitan para iniciar y propagar las v 5 agrietaduras , que ocurrirán. Debe también entenderse que la aleación deseable de la presente invención puede utilizarse no únicamente en ruedas de ferrocarril de acero moldeado, sino también en otras formas de fabricación de ruedas de ferrocarril que 10 incluyen el forjado. Por consiguiente, es un objeto de la presente v invención proporcionar una aleación particularmente adaptada para la fabricación de ruedas de ferrocarril. Es también un objeto de la presente invención 15 proporcionar una aleación particularmente adaptada para la fabricación de ruedas de ferrocarril de acero moldeado que tienen dureza mejorada, y consecuentemente, resistencia al desgaste, más resistencia al agrietamiento térmico. Dos aleaciones especificas se dirigen a los efectos 20 de descascarillado termomecánicos . La primera es una aleación de cromo-silicio-molibdeno . Esta aleación ha demostrado una gran promisión en el servicio de carga pesada cautiva. El molibdeno y el cromo incrementan las propiedades de alta temperatura del acero. Estas propiedades en alta temperatura 25 mejoradas incrementarán la mínima temperatura a la cual iniciará el agrietamiento de fatiga y por lo tanto diminuye el tiempo en el que el material tratado está por arriba de la temperatura critica. Reduciendo estos dos componentes de fatiga y tiempo en temperatura, iniciarán menos agrietamientos y se propagarán en la banda de rodadura. Los tres elementos de aleación incrementan el rendimiento del acero y la resistencia a la tensión. Esto reducirá la propagación subsecuente de cualquier agrietamiento que inicie a temperaturas elevadas mientras que la rueda se rueda bajo condiciones de operación normal. Un beneficio adicional de las aleaciones de molibdeno y cromo es la resistencia al desgaste mejorada que prolongará la vida de operación normal de la rueda. La segunda aleación señalada en el descascarillado termomecánico es una aleación de níquel-molibdeno. El molibdeno proporcionará el mismo beneficio como fue en la primera aleación, incrementando las propiedades de alta temperatura, resistencia a la tensión y desgaste. Las adiciones de níquel incrementan la dureza a la fractura y la resistencia ferrítica del acero. Estas mejoras ayudarán a la prevención de la generación y propagación de agrietamientos dentro del acero. La picadura se asocia con el deslizamiento de la rueda sobre el riel. El material en el parche de contacto se calienta por arriba de las temperaturas de transformación, a aproximadamente .871.11°C (1600°F), por la fricción de deslizamiento y entonces se enfria rápidamente por el volumen de la rueda cuando la rueda se detiene o gira. La martensita que se forma es quebradiza y se agrieta bajo cargas de rodadura normal subsecuentes. Este agrietamiento conduce a picaduras de la banda de rodadura, referidas como desconchado . Se desarrollaron una serie de aleaciones como un intento por reducir el daño a la banda de rodadura por desconchado. Las aleaciones son aceros de bajo contenido de carbono con adiciones de aleación agregadas para mantener las propiedades del material; véase la Tabla de Composición Química anexa. Este enfoque en el problema de desconchado no reduce o elimina la formación de martensita, aunque en lugar de eso mejora las propiedades de la martensita y disminuye la desigualdad en las propiedades entre la martensita y el acero base. La martensita de bajo contenido de carbono es menos dura, menos quebradiza, y se forma a alta temperatura y debe inhibir o reducir la picadura asociada con el proceso de desconchado. La disminución en el contenido de carbono resulta en una reducción significante en la resistencia del material y las propiedades de desgaste. Se agregan para contraactuar estas reducciones de níquel, cromo y molibdeno. Estas adiciones de aleación producen los mismos beneficios cerno lo documentado en lo anterior.

Las ruedas de ferrocarril con una aleación como se establece en el Ejemplo 1-5 siguiente se moldearon y sometieron a varias pruebas de campo de rendimiento. Ejemplo 1 Las ruedas de ferrocarril se moldearon con la composición de aleación siguiente, en porcentajes en peso: carbono 0.67-0.70, manganeso 0.70-0.85, silicio 0.65 - 0.85, fósforo menos de 0.025, azufre menos de 0.025, cromo 0.18-0.25 y molibdeno 0.08-0.12. Ejemplo 2 Las ruedas de ferrocarril se moldearon con la siguiente composición de aleación, en porcentaje en peso: carbono 0.67-0.77, manganeso 0.60-0.85, silicio 0.36-0.60, fósforo menos de 0.035, azufre menos de 0.035, níquel 0.40-0.60 y molibdeno 0.25-0.40. Ejemplo 3 Las ruedas de ferrocarril se moldearon con la siguiente composición de aleación, en porcentaje en peso: carbono 0.16-0.25, manganeso 0.90-1.10, silicio 0.50-0.70, fósforo menos de 0.035, azufre menos de 0.035, níquel 1.0 -1.5, molibdeno 0.40-0.60, cromo 0.40-0.60. Ejemplo 4 Las ruedas de ferrocarril se moldearon con la siguiente composición de aleación, en porcentaje en peso: carbono 0.26-0.35, manganeso 0.90-1.10, silicio 0.50-0.70, fósforo menos de 0.035, azufre menos de 0.035, níquel 1.0- 1.5, molibdeno 0.40-0.60, cromo 0.40-0.60 Ejemplo 5 , Las ruedas de ferrocarril se moldearon con la siguiente composición de aleación, en porcentaje en peso: carbono 0.36-0.45, manganeso 0.90-1.10, silicio 0.50-0.70, fósforo menos de 0.035, azufre menos de 0.035, níquel 1.0 - 1.5, molibdeno 0.40-0.60, cromo 0.40-0.60. Las ruedas se sometieron a pruebas de rendimiento 10 extenuantes y se obtuvieron resultados satisfactorios. De hecho, cuando se compara con un grupo control de ' las ruedas comprendidas de una aleación de acero normal de los siguientes porcentajes en peso: carbono 0.67-0.77, manganeso 0.60-0.85, silicio más de 0.15, fósforo menos de 15 0.05, azufre menos de 0.05, con únicamente niveles de traza de cromo y molibdeno, las siguientes características de rendimiento se determinaron: después de aproximadamente 444,569.6 km (275,000 millas) en servicio de vagón de mercancías ordinario, 50 por ciento de las ruedas de , , 20 composición del grupo control se han removido por descascarillado, mientras que únicamente el 15 por ciento de las aleaciones preferidas de la presente invención se removieron del servicio. Basados en estos resultados de prueba de campo y 25 pruebas de laboratorio de soporte, las aleaciones de la presente invención son más resistentes a la condición de la banda de rodadura descascarillada que el acero de tipo de carbono normal. De hecho, en servicio de vagón de mercancía normal, el rendimiento de kilometraje de las ruedas de acero moldeado de acuerdo con la presente invención se ve en aproximadamente 643,737.6 km (400,000 millas) .

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una aleación de rueda de ferrocarril de acero, caracterizada porque comprende, en el porcentaje en peso, carbono 0.67-0.77, manganeso 0.70-0.85, silicio 0.65-0.85, fósforo menos de 0.05, azufre menos de 0.05, cromo 0.14-0.25, molibdeno 0.08-0.14, con el resto esencialmente de hierro.
2. La aleación de conformidad con la rei indicación 1, caracterizada además porque comprende impurezas incidentales.
3. Una aleación de rueda de ferrocarril de acero caracterizada porque comprende, en el porcentaje en peso, carbono 0.67-0.77, manganeso 0.60-0.85, silicio 0.36-0.60, fósforo menos de 0.035, azufre menos de 0.035, níquel 0.40-0.60, molibdeno 0.25-0.40, con el resto esencialmente de hierro .
4. La aleación de la rueda de ferrocarril de acero de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende impurezas incidentales .
5. Una aleación de rueda de ferrocarril de acero, caracterizada porque comprende, en porcentaje en peso, carbono 0.16-0.45, manganeso 0.90-1.10, silicio 0.50-0.70, fósforo hasta 0.035, azufre hasta 0.035, níquel 1.0-1.5, molibdeno 0.40-0.60, cromo 0.40-0.60, con el resto esencialmente de hierro.
6. La aleación de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque consiste esencialmente de impurezas incidentales.