Способ термической обработки рельсов

 

1, СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ, включающий объемную аустенизацию, прерывистое охлаждение поверхности головки движущегося рельса и самоотпуск, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью увеличения сопротивляемости образованию поверхностных дефектов на рельсах в эксплуатации за счет получения по сечению головки однородной структуры сорбита закалки, поверхность головки рельса охлаждают водным раствором полимера до 450 - З00с, а затем - водой до 200-150°С. i 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полиСЛ мера применяют полиакриламид с концентрацией 0,1-0,5 мас.%.

СООЭ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 21 О 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3547770/22-02 (22) 01.02,83 (46) 23.08.85. Бюл. У 31 . (72) А.П. Бабич, В.Н. Ермолаев, В.И.Шпак и В.В.Чухна (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 621.785.79(088.8) (56), Авторское свидетельство СССР

В 485160, кл. С 21 D 9/04, 09.04.73.

Авторское свидетельство СССР

М 469758, кл.. С 21 D 1/60, 31.08.71.

Лемпицкий В.В., Казарновский Д.С.

Производство и термическая обработка железнодорожных рельсов ° - М.:

Металлургия, 1972, с. 172-187.

„„SU„„l 74487 (54)(57) t. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ„ включающий объемную аустенизацию, прерывистое охлаждение поверхности головки движущегося рельса и самоотпуск, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения сопротивляемости образованию поверхностных дефектов на рельсах в эксплуатации за счет получения по сечению головки однородной структуры сорбита закалки, поверхность головки рельса охлаждают водным раствором полимера до 450 — 300 С, 0 а затем — водой до 200-150 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве полимера применяют полиакриламид с концентрацией 0,1-0,5 мас.X.

11744

Изобретение относится к металлургической промыкпенности и может быть использовано для упрочняющей термической обработки железнодорожных рельсов. 5

Цель изобретения — увеличение сопротивляемости образованию поверхностных дефектов на рельсах в эксплуатации за счет получения по сечению головки однородной структуры 10 сорбита закалки.

Охлаждение головки рельса в водном растворе полиакриламида до температуры поверхности 450-300 С поэвоф ляет обеспечить в поверхностных сло- 15 ях металла рельсов (0,69 -0,827 С, 0,75-i,05 Мп, 0,28-0,407 Si, остальное железо и примеси) структуру сорбита закалки с твердостью

НВ 350-388. Дальнейшее охлаждение 20 о головки рельса до 200-150 С, осуществляемое водой, обеспечивает, благодаря более высокой охлаждающей способности воды, требуемую глубину термически упрочненного слоя — до 25

120-25 мм.

Предлагаемый способ может быть осуществлен, например, в рельсозакалочном агрегате роликового типа.

?ельс, нагретый в печи до температуры аустенизации, в положении головкой вниз подают в систему роликовых клетей, где головку рельса подвергают поверхностной закалке с помощью спрейеров, расположенных между роликами. В первые 5-10 спрейеров подают водный раствор полиакриламида с концентрацией 0 1-0,5Х а в последующие — воду.

Указанный диапазон концентрации 40 полиакриламида обусловлен необходи.мостью получения требуемой структуры и твердости по сечению головки рельса. При концентрации полиакриламида менее 0,17. в поверхностных слоях ме- 45 талла головки рельса появляется неблагоприятная структура игольчатого типа — троостит, мартенсит (таблица)..

Повышение концентрации полиакриламида более 0 5Х не позволяет получить тре-50 буемый уровень твердости металла головки рельса. Кроме того, раствор с концентрацией полиакриламида более

0,57 обладает высокой вязкостью и его использование технологически сложно у и нецелесообразно.

Система подачи водного раствора полимера (полиакриламида) должна .

87 2 быть замкнутой (оборотного цикла) с целью исключения излишнего расхода полиакриламида и сохранения его концентрации в предлагаемых пределах в течение длительного времени.

Опробование предлагаемого способа произведено на полнопрофильных образцах, отобранных от одного рельса с содержанием углерода в стали 0,76Х и марганца 0,937. После нагрева под закалку до 850 С головку рельса о охлаждают с помощью спрейера водным раствором полиакриламида (образец перемещают возвратно-поступательно) в течении 20 с, а затем — в циркулирующей воде, после чего осуществляют самоотпуск. Общее время активного охлаждения головки составляет 40-42 с, что примерно соответствует времени закалки по известному способу.

Как следует из таблицы, охлаждение 0,1-0,5Х-ным водным раствором полиакриламида обеспечивает получение однородной структуры сорбита закалки в головке рельса до глубины

15 мм и твердости в заданных стандартом пределах (HB 33 1-388). При меньшей концентрации полиакриламида (0,057) охлаждающая способность водного раствора приближается к воде и в поверхностных слоях головки рельса появляется нежелательная структура троостита и мартенсита, которая при самоотпуске разупрочняется в большей степени, чем сорбит закалки. При концентрации полиакриламида более 0,5Х не обеспечивается требуемая твердость в поверхностных слоях головки рельса, кроме того, ввиду повышенной вязкости водного раствора полиакриламида с концентрацией более 0,5Х применение его, как показывает опробование, технологически нецелесообразно.

Охлаждение головки рельса водным раствором полиакриламида от 850 С о

I до 450-300 С в течение 10-20 с обесо печивает в интервале структурных превращений рельсовой стали (600450 С) скорость охлаждения, необхо0 димую для получения в поверхностных слоях металла оптимальной для рельсов структуры сорбита закалки. Охлаждение поверхности в течение этого времени ниже 300 С приводит к появ лению участков нежелательных структур промежуточного превращения

74487

Концентрация полимера, Ж

Структура металла головки рельса на глубине, мм

Твердост ь головки рельс а на глубине (НВ), мм

Г Т

1 5 15 . 1 5 15

0 (вода)

О, 05

352

363 363

МТБ

363 352 352

363 352

388

0,1

375 363 341

0,2

352 331

363

0,3

352 341 331

341 331 331

ПС

0 5

302 302

321

ПС

0,6

П р и м е ч а н и е ° М вЂ” отпущенный мартенсит, T - троостит, Б — бейнит, С вЂ” сорбит закалки, П вЂ” перлит.

Составитель В.Русаненко

Редактор Н.Бобкова Техред 3.Палий Корректор Л.Бескид

Заказ 5143/28 Тираж 553 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

3 11 (троостита, бейнита), а вьппе 450ОС— к недостаточной твердости.

Охлаждение головки рельса водой после охлаждения водным раствором полиакриламида обеспечивает повышенный по сравнению с водным раствором полиакриламида отбор тепла и повышенную скорость охлаждения глубинных слоев металла, благодаря чему достигается требуемый уровень твердости и тип структуры (сорбит закалки) в средней части головки. При температуре поверхности 200-150 С достигает о ся достаточно высокий градиент температур между поверхностью н средней частью головки, что позволяет реализовать отбор тепла необходимои интенсивности. Охлаждение ниже 150 С недопустимо, так как может привести к образованию трещин в рельсе.

Полиакриламид имеет отрицательный коэффициент растворимости в воде, т.е. с повышением температуры воды его растворимость ужньшается, и при

5 70-80 С он выделяется из раствора.

При погружении нагретого рельса в водный раствор полиакриламида на поверхности его образуется пленка полимера, замедляющая теплообмен между деталью и средой. Температуру водного раствора полиакриламида целесообразно поддерживать в пределах 20-35 С.

Применение предлагаемого способа

15 позволяет улучшить однородность структуры и твердости по сечению головки термоупрочненных рельсов и, как следствие, повысить их сопротивляемость образованию дефектов

20 при эксплуатации.