RU2353672C1 - Method of thermal strengthening of railway wheels - Google Patents
Method of thermal strengthening of railway wheels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2353672C1 RU2353672C1 RU2007135856/02A RU2007135856A RU2353672C1 RU 2353672 C1 RU2353672 C1 RU 2353672C1 RU 2007135856/02 A RU2007135856/02 A RU 2007135856/02A RU 2007135856 A RU2007135856 A RU 2007135856A RU 2353672 C1 RU2353672 C1 RU 2353672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- rim
- providing
- hardening
- wheel
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к термической обработке стальных изделий и может быть использовано при изготовлении железнодорожных цельнокатаных колес из стали с содержанием углерода не менее 0,60%.The invention relates to the heat treatment of steel products and can be used in the manufacture of railway solid-rolled wheels of steel with a carbon content of at least 0.60%.
Известен способ термического упрочнения железнодорожных колес, см. Бибик Г.А. и др. Производство железнодорожных колес. М.: Металлургия, 1982, с.164-171, предусматривающий нагрев изделий под термообработку, подачу охладителя на различные поверхности обода колеса (боковые и поверхность катания) с требуемой скоростью охлаждения и отпуск. Указанная технология термического упрочнения колес включает в себя их нагрев до 840-870°С равномерно по всему объему в зависимости от содержания в стали углерода и марганца, передачу нагретого колеса к закалочной машине с минимальным промежутком во времени, указанном в нормативной документации.A known method of thermal hardening of railway wheels, see G. Bibik and other production of railway wheels. M .: Metallurgy, 1982, p. The specified technology of thermal hardening of the wheels includes heating them to 840-870 ° C uniformly throughout the volume depending on the content of carbon and manganese in the steel, transferring the heated wheel to the quenching machine with a minimum time interval specified in the regulatory documentation.
Использование такой технологии обеспечивает невысокий уровень прочностных свойств металла и износостойкости обода при эксплуатации.The use of such technology provides a low level of strength properties of the metal and wear resistance of the rim during operation.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ термической обработки железнодорожных колес, см. а.с. СССР №549485, кл. C21D 9/34, 1977, который выбран в качестве прототипа. Данный способ включает в себя нагрев железнодорожных колес до температуры Ас3+(30-50)°С, выравнивание температуры внутренних и поверхностных зон обода выдержкой при температуре Ас3+(30-50)°С, термическое упрочнение обода охлаждением его водой, снижение температуры колес подстуживанием на воздухе и их последующий отпуск.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed method is a method of heat treatment of railway wheels, see.with. USSR No. 549485, cl.
Недостатком этого способа является тот факт, что в момент окончания охлаждения в поверхностных зонах обода образуются закалочные структуры (до 100% мартенсита), пластические деформации, а также высокий уровень растягивающих напряжений, что увеличивает вероятность образования трещин в момент окончания охлаждения. Определить напряженно-деформированное и структурное состояние обода колеса в различные моменты на этапе охлаждения можно только методами компьютерного моделирования.The disadvantage of this method is the fact that at the moment of termination of cooling, quenching structures (up to 100% martensite), plastic deformations, as well as a high level of tensile stresses are formed in the surface zones of the rim, which increases the likelihood of cracking at the end of cooling. It is possible to determine the stress-strain and structural state of the wheel rim at various points during the cooling stage only by computer simulation methods.
Техническим результатом изобретения является повышение свойств материала железнодорожных цельнокатаных колес - стали с содержанием углерода не менее 0,60%, а именно обеспечение твердости не ниже 300 НВ на глубине не менее 50 мм от поверхности катания обода колеса при исключении или максимальном уменьшении в процессе охлаждения образования закалочных структур и максимального снижения остаточных напряжений в момент окончания закалки.The technical result of the invention is to improve the properties of the material of railway seamless wheels - steel with a carbon content of at least 0.60%, namely, providing a hardness of at least 300 HB at a depth of at least 50 mm from the surface of the wheel rim with the exception or maximum reduction during cooling quenching structures and the maximum reduction in residual stresses at the time of quenching.
Для достижения технического результата в процессе охлаждения с момента его начала за 50-100 секунд происходит постепенное увеличение интенсивности охлаждения поверхности катания, гребня и боковых поверхностей обода по всей их высоте от 0 до значения 2-3 Вт/(см2·с), затем охлаждение продолжается в течение 40-300 секунд с постоянной интенсивностью охлаждения указанных поверхностей обода, равной значению 2-3 Вт/(см2·с), для обеспечения упрочнения во всем объеме обода.To achieve a technical result in the cooling process from the moment of its start, in 50-100 seconds there is a gradual increase in the cooling intensity of the skating surface, ridge and side surfaces of the rim over their entire height from 0 to 2-3 W / (cm 2 · s), then cooling continues for 40-300 seconds with a constant intensity of cooling of the indicated surfaces of the rim equal to the value of 2-3 W / (cm 2 · s) to ensure hardening in the entire volume of the rim.
Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, где:The invention is illustrated by the accompanying drawings, where:
- на фиг.1 показана схема расположения зон оценки и сравнения напряженно-деформированного состояния в радиальном сечении железнодорожного колеса для различных вариантов технологии закалки;- figure 1 shows the location of the zones of assessment and comparison of the stress-strain state in the radial section of the railway wheel for various variants of hardening technology;
- на фиг.2 показано типичное распределение температур в радиальном сечении железнодорожного колеса в момент завершения закалки (см. табл.).- figure 2 shows a typical temperature distribution in the radial section of the railway wheel at the time of completion of quenching (see table.).
Обод колеса (см. фиг.1) в радиальном сечении разделен на следующие зоны: 1 - поверхность катания, 2 - зона под поверхностью катания на глубине 10-20 мм, 3 - вершина гребня, 4 - основание гребня, 5 - середина внутренней боковой стороны обода, 6 - угол обода с внутренней стороны, 7 - зона вблизи перехода от обода к диску, 8 - угол с внешней стороны обода у поверхности катания, 9 - середина внешней боковой стороны обода, 10 - угол обода с внешней стороны.The wheel rim (see Fig. 1) in radial section is divided into the following zones: 1 - skating surface, 2 - zone under the skating surface at a depth of 10-20 mm, 3 - crest top, 4 - crest base, 5 - middle of the inner side side of the rim, 6 - the rim angle from the inside, 7 - the zone near the transition from the rim to the disk, 8 - the angle from the outside of the rim at the tread surface, 9 - the middle of the outer side of the rim, 10 - the rim angle from the outside.
Материал в указанных зонах отличается структурным состоянием, значениями температуры, скоростей охлаждения, напряжений и деформаций в процессе и после закалки.The material in these zones differs in the structural state, values of temperature, cooling rates, stresses and strains during and after quenching.
Кроме того, в описании изобретения даны 3 таблицы. В таблицах для указанных зон после закалки представлены следующие параметры:In addition, 3 tables are given in the description of the invention. In the tables for the indicated zones after quenching, the following parameters are presented:
Б - содержание закалочной структуры бейнита, %;B - the content of the hardening structure of bainite,%;
М - содержание закалочной структуры мартенсита, %;M is the content of the quenching structure of martensite,%;
НВ - твердость по Бринеллю, МПа;HB - Brinell hardness, MPa;
σr, σo и σθ - соответственно радиальные, осевые и окружные напряжения, МПа;σ r , σ o and σ θ are respectively radial, axial and circumferential stresses, MPa;
σi - интенсивность напряжений, МПа;σ i - stress intensity, MPa;
εi пл - интенсивность пластических деформаций, %.ε i PL - the intensity of plastic deformation,%.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Колесо целиком нагревается до температуры аустенизации Ас3+(30-50)°С, и производится выравнивание температуры внутренних и поверхностных зон обода. Далее по разработанной методике производится термическое упрочнение обода интенсивным охлаждением и отпуск колеса.The essence of the proposed method is as follows. The wheel is completely heated to the austenization temperature Ac 3 + (30-50) ° C, and the temperature of the inner and surface zones of the rim is equalized. Further, according to the developed method, thermal hardening of the rim by intensive cooling and wheel tempering are carried out.
Упрочнение производится при постепенном увеличении интенсивности охлаждения с поверхностей обода колеса от нуля до максимального значения, которое соответствует 2-3 Вт / (см2·с), по линейному или нелинейному закону в течение 50-100 секунд с последующим охлаждением обода при максимальной интенсивности охлаждения в течение 40-300 секунд. Время изменения интенсивности охлаждения определяет величину и характер распределения напряжений во всем объеме колеса в момент окончания упрочнения.Hardening is carried out with a gradual increase in the cooling intensity from the surface of the wheel rim from zero to a maximum value that corresponds to 2-3 W / (cm 2 · s), according to a linear or nonlinear law, for 50-100 seconds, followed by cooling of the rim at the maximum cooling intensity for 40-300 seconds. The time of change in the cooling intensity determines the magnitude and nature of the stress distribution in the entire volume of the wheel at the time of hardening.
Методами имитационного, компьютерного моделирования, прошедшими необходимую аттестацию и верификацию, были выполнены сравнительные расчеты указанных выше параметров в момент окончания упрочнения для способа, выбранного в качестве прототипа (см. таблицу 1), и заявляемого способа для различного времени нарастания интенсивности охлаждения (см. таблицы 2 и 3).Comparative calculations of the above parameters at the end of hardening for the method chosen as a prototype (see table 1) and the inventive method for different time of rise of the cooling intensity (see tables) were carried out by simulation and computer simulation methods that passed the necessary certification and verification. 2 and 3).
Время закалки 160 с, интенсивность охлаждения постоянная и соответствует максимальному значению 2-3 Вт/(см2·с)Table 1
Hardening time 160 s, the cooling rate is constant and corresponds to the maximum value of 2-3 W / (cm 2 · s)
Время закалки 160 с, интенсивность охлаждения возрастает от 0 до максимального значения 2-3 Вт/(см2·с) за 40 сtable 2
Hardening time 160 s, cooling rate increases from 0 to a maximum value of 2-3 W / (cm 2 · s) for 40 s
Время закалки 160 с, интенсивность охлаждения возрастает от 0 до максимального значения 2-3 Вт/(см2·с) за 60 сTable 3
Hardening time 160 s, cooling rate increases from 0 to a maximum value of 2-3 W / (cm 2 · s) for 60 s
Сравнивая величины параметров, приведенных в таблицах 1-3, можно сделать вывод о том, что во всех рабочих (контактирующих с рельсом) зонах обода колеса при увеличении времени нарастания интенсивности охлаждения:Comparing the values of the parameters given in tables 1-3, we can conclude that in all working (contacting with the rail) zones of the wheel rim with an increase in the rise time of the cooling intensity:
- растягивающие напряжения в момент окончания охлаждения снижаются в несколько раз;- tensile stresses at the end of cooling are reduced several times;
- количество мартенсита в гребне обода, подверженном наиболее интенсивному износу, снижается от 97% до значений в отдельных зонах от 0% до 30%;- the amount of martensite in the crest of the rim, subject to the most intense wear, decreases from 97% to values in individual zones from 0% to 30%;
- интенсивность пластических деформаций снижается с 1,6% почти до 0.- the intensity of plastic deformations decreases from 1.6% to almost 0.
Как показали расчеты, в заявляемом способе для достижения наибольшей эффективности рекомендуется выбирать значение времени нарастания интенсивности охлаждения в интервале от 50 до 100 секунд. Дальнейшее увеличение времени нарастания интенсивности охлаждения нецелесообразно в связи со снижением твердости и механических характеристик металла обода колеса.As calculations showed, in the inventive method, in order to achieve the greatest efficiency, it is recommended to choose the value of the rise time of the cooling intensity in the range from 50 to 100 seconds. A further increase in the rise time of the cooling intensity is impractical due to a decrease in the hardness and mechanical characteristics of the metal of the wheel rim.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135856/02A RU2353672C1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Method of thermal strengthening of railway wheels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007135856/02A RU2353672C1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Method of thermal strengthening of railway wheels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2353672C1 true RU2353672C1 (en) | 2009-04-27 |
Family
ID=41018999
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007135856/02A RU2353672C1 (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Method of thermal strengthening of railway wheels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2353672C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115386714A (en) * | 2022-08-30 | 2022-11-25 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | Wheel heat treatment method for improving performance of rim of train wheel |
-
2007
- 2007-09-28 RU RU2007135856/02A patent/RU2353672C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115386714A (en) * | 2022-08-30 | 2022-11-25 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | Wheel heat treatment method for improving performance of rim of train wheel |
CN115386714B (en) * | 2022-08-30 | 2023-06-16 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | Wheel heat treatment method for improving performance of train wheel rim |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104060075B (en) | Improve the heat treatment method of rail hardening layer depth | |
RU2016100168A (en) | STEEL RAIL OF HIGH IMPACT VISCOSITY AND METHOD OF ITS PRODUCTION | |
AU2008265498B2 (en) | Treatment of railway wheels | |
JPS6299438A (en) | Wear-resistant high-efficiency rail having instable fracture propagation stopping capacity | |
KR100935113B1 (en) | Rapid air cooling apparatus for heat treatment | |
WO2018103079A1 (en) | Heat treatment process for increasing resilience of bearing steel | |
CN110951943A (en) | Baimamu multiphase steel rail and heat treatment method thereof | |
RU2272080C2 (en) | Method of the thermal treatment of the rails | |
RU2353672C1 (en) | Method of thermal strengthening of railway wheels | |
CN104233315A (en) | Technology for preventing grinding crack of carburizing camshaft | |
CN106222365A (en) | A kind of Wear-resistant Treatment technique improving transmission line hardware | |
CN108746206A (en) | With the method for high-carbon low-alloy steel continuous cast round billets Rolling Production quartering hammer piston rod steel | |
RU2632507C1 (en) | Method of heat treatment of whole-rolled railway wheels | |
CN102021302A (en) | Thermal treatment method of high-carbon steel railway wheel | |
CN101921901A (en) | Heat processing method of high-carbon chromium bearing steel bearing part | |
JP2009203522A (en) | Method for manufacturing race ring of rolling bearing | |
CN114410947B (en) | Efficient heat treatment process for carburized driven gear blank for railway locomotive | |
CN104561497A (en) | Turnout rail manufacturing method | |
US20240049829A1 (en) | Face guard for use in ball game and method for making the same | |
RU2612479C1 (en) | Device for rim cooling during thermohardening of rail wheels | |
CN106498131A (en) | A kind of heat treatment method of high intensity ZG40Mn2 material | |
CN106636570A (en) | Heat treatment method for repairing of carburization pin bush | |
RU2639082C1 (en) | Method of thermal processing of moulded parts from low-carbon alloyed steels | |
SU1082843A1 (en) | Method for heat treatment of rails | |
JPS589929A (en) | Heat treatment for roll die for cold pilger rolling mill |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110929 |