SU755862A1

SU755862A1 - Способ термической обработки цельнокатаных железнодорожных колес 1

Info

Publication number: SU755862A1
Application number: SU782688052A
Authority: SU
Inventors: Ivan G Uzlov; Aleksandr T Esaulov; Gennadij A Blazhnov; Nikolaj Martynov; Vladimir K Babich; Mikhail S Valetov; Ninel Danchenko; Mikhail Staroseletskij; Oleg N Perkov; Boris A Perkov; Mikhail V Kuzmichev; Vladimir Uzlov; Pavel F Mironov; Evgenij N Shmakov; Viktor N Krashevich
Original assignee: Inst Chernoi Metallurgii
Priority date: 1978-09-22
Filing date: 1978-09-22
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится к области термической обработки металла, в частности к термической обработке железнодорожных колес.

Цельнокатаное железнодорожное ⁵

колесо работает в сложных, условиях, которые определяются высокими напряжениями в контакте колесо - рельс, ударными нагрузками, возникающими при прохождении колесом стыков рельсов- при входе в контррельс, в стрелочных переводах, и особенно работой в условиях различных температур (от +40 до -70°С). В таких условиях эксплуатации надежная работоспособ- 15 ность колес, кроме уровня свойств и системы остаточных напряжений в них, в значительной степени определяется их хладостойкостью.Характеристики хладостойкости, а именно значе- 20 Ние ударной вязкости при отрицательных температурах, в значительной степени обуславливаются структурным состоянием стали, определяемым режима-. „ ми термической обработки.

Известен способ термической обра- ’ боткй железнодорожных колес, заключающийся в. ’прерывистом охлаждении только обода нагретого колеса, которое осуществляется либо в вертикаль2

ной, либо в горизонтальной плоскости колеса, и последующем отпуске [1] .

Известен также способ термической обработки железнодорожных колес, включающий нагрев до температуры аустенизации, независимое прерывистое спрейерное охлаждение обода, диска и мест перехода диска в обод и ступицу, в процессе которого обод охлаждают в течение 120-200 с при давлений охладителя 2-5 атм, а диск и места переходов диска в обод и ступицу - в течение 50-120 с при давлении охладителя 1-3 атм, и последующий отпуск. В зависимости от химического состава колесной стали процесс термического упрочнения обода длится от 120 до 200 с, а диска — от 50 до 120 с. По завершении упрочнения обода колеса помещают в отпускные печи, где производят отпуск при 500°С в течение 2-3 ч [2] .

Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает должной эксплуатационной надежности колес в условиях пониженных температур (до -60°С). Это объясняется тем, что приведенные параметры охлаждения при осуществлении способа ведут к примерно оди3

755862

4

паковым скоростям охлаждения элементов колес для получения минимального уровня остаточных напряжений и высокодисперсных продуктов распада аустенита в перлитной области как в ободе, так и в диске колеса. Эти структуры обеспечивают в ободе высокое сопротивление износу и выкрашиванию, а в диске - высокую усталостную прочность и пластичность. Однако такие структуры не обеспечивают высокую хладостойкость колес.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности колес в условиях пониженных температур.

Цель достигается тем, что охлаждение диска и мест его перехода в обод и ступицу начинают по достижении в ободе среднемассовой температуры 480-520°С и производят его со скоростью выше критической.

Описываемый способ дает возможность (по достижении в процессе охлаждения ободом средней температуры 480-520°С) начать охлаждение диска и мест перехода диска в обод и ступицу со скоростью выше критической. Такая возможность достигается за счет того, что при 480-520°С обод находится в упругом состоянии и его прочность достигает 50—60 кг/мм². Охлаждаемый с температур аустенитного состояния диск и места его перехода в обод и ступицу со скоростями выше критических (для стали с содержанием углерода 0,5-0,65% значения их равны 50-60 град/с) уже не в состоянии разорвать обод в радиальном направлении, так как напряжения растяжения 25-30 кг/мм²·, возникающие в ободе, когда диск становится упругим, уже не могут привести к его разрушению. Образующиеся в диске структуры мартенсита и промежуточного типа ведут после отпуска при 500-520°С к образованию структуры, состоящей из ферритной матрицы с короткими пластинками карбидной фазы. Эти структуры гарантируют высокие значения ударной вязкости и хладостойкости стали вплоть до -60 С. ·

В местах перехода диска в обод и ступицу указанные структуры имеют место на глубине 8—10 мм от поверхности вглубь, затем следуют структуры высокодисперсного перлита со следами структурно свободного феррита в виде обрывов сетки феррита.

Сущность способа заключается в следующем.

Колесо нагревают до температуры аустенизации (Ас^+ 30 - 50°С), помещают в охлаждающее устройство, в котором осуществляют независимое прерывистое охлаждение обода в течение 120-200 с при давлении охладителя 2-5. атм. По достижении средней температуры обода 480-520 С начинают охлаждение диска й мест

его перехода в обод и .ступицу, при этом охлаждение ведут со скоростью выше критической. По окончании охлаждения колесо помещают в печь, где производят его отпуск при 500-520°С в течение 2-3 ч. >· ,

Охлаждение обода продолжительностью от 120 до 200 с зависит от химического состава стали. Охлаждение в течение 120 с под давлением охладителя 2 атм соответствует стали с содержанием углерода 0,65%. Верхние параметры охлаждения относятся к стали с содержанием углерода 0,50%. Температура охлаждения обода 480°0 соответствует стали с содержанием углерода 0,50%,' 520°С - с содержанием углерода 0,65%.

Пример. Опробование способа было осуществлено в промышленных условиях колесопрокатного цеха завода им. К.Либкнехта на колесах из стали с содержанием углерода 0,50, 0,58 и 0,65%.

Параметры предложенного способа тёрмического упрочнения приведены в табл.1.

Таблица 1
Способ	Температуре нагрева,® С	% с	Обод	Диск и места перехода
Р, огглл	^τί
р атм	V, с
Описы-	850	0,50	5,0	200	5,0	160
ваемый	840	0,58	3,0	150	5,0	110
	820	0,65	2,0	120	5,0	80
Йзвест-	^-^50	0,50	5,0	200	3,0	120
ный	840	0,58	3,0	150	1,8	80
	820	0,65	2,0	120	1,0	50

Время нагрева колес 1,5 ч. Колеса были отпущены при 500°С в течение 2,5 ч. .

Механические свойства и хладостойкость материалов диска приведены в табл.2.

Таблица2

Способ	% С	Свойства	Тк, °с
кг/мм	ί	$	^ан-,2о“,2 кгм/сКг
Опи-	0)50	88,0	16,5	48,0	11,0 -	80
сываемый	0,58	92,0	14,8	46,0	9,0 -	70
	0,65	95,0	13,8	44,0	00 О	60
Изве-	0,50	86,0	16,0	42,0	4,5 -	30
стйый	0,58	92,0	15,0	40,0	4,0 -	20
	0,65	95,0	14,0	38,0	3,8	0

5

755862

6

Таким образом, предложенный способ позволяет обеспечить хладостойкость колес и их эксплуатационную надежность при пониженных температурах.

Claims

Формула изобретения

Способ термической обработки цельнокатаных! железнодорожных колес, включающий нагрев до температуры аустенизации, независимое прерывист тое охлаждение обода, диска и мест перехода диска в обод и ступицу и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения Эксплуатационной надежности при отрицательных температурах, охлаждение диска и мест его перехода в обод и ступицу начинают по достижении в ободе средне кассовой температуры 480-520°С и про5 изводят его со скоростью выше критической.