Способ термической обработки железнодорожных осей

 

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано при изготовлении железнодорожных осей. Цель изобретения - увеличение срока службы путем исключбния образования растягивающих осевых остаточных напряжений в подступичных частях оси. Сущность изобретения заключается в том, что после нагрева всей оси до температуры аустенизации охлаждение шейки, предподступичных подступичных и центральной частей оси осуществляют раздельно, начиная с подступичной части, и по достижении ее поверхности температуры 400-450 С охлаждают и остальные части оси. 1 табл. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

SD4 С 21 Р 1/78

И,с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4261850/23-02 (22) 09.04.87 (46) 30.10.88. Бюл. и 40 (71) Институт черной металлургии (72) В.П.Виниченко, Е.А.Мильман, А.P.Ïèìåíîâ, И.Г.Узлов, О.М.Савчук, Н,Г.Мирошниченко, Н.И.Данченко, О.Н.Перков и С.Е.Подольский (53) 621.785;79 (088.8) (56) Технологическая инструкция Днепропетровского легкомбината ТН 230112-80, Днепродзержинск: ДМЗ, 1980.

Патент ПНР У 118535, кл. С 21 В 9/34, 1982. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

МО ЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ОСЕЙ

„,Я0„„1433985 A 1 (57) Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано при изготовлении железнодорожных осей. Цель изобретения— увеличение срока службы путем исключания образования растягивающих осевых остаточных напряжений в подступичных частях оси. Сущность изобретения заключается в том, что после нагрева всей оси до температуры аустенизации охлаждение шейки, предподступичных, подступичных и центральной частей оси осуществляют раздельно, начиная с подступичной части, и по достижении ее поверхности температуо ры 400-450 С охлаждают и остальные части оси. 1 табл.

1433985

Изобретение относится к термической обработке стали и может быть использовано в черной металлургии при изготовлении железнодорожных осей.

Цель изобретения — увеличение срока службы путем исключения образования растягивающих осевых остаточных напряжений в подступичных частях оси.

Сущность изобретения заключается в том, что после нагрева оси до температуры аустенизации охлаждение подступичной и остальных частей ведут раздельно, причем охлаждение шейки, предподступичной и центральной частей начинают по достижении поверхностью подступичных частей температуры 400450 С.

Охлаждение на первой стадии обработки только подступичных частей оси устраняет недостаток известного способа, так как возникающее при таком охлаждении тепловое поле исключает возможность образования растягивающих остаточных осевых напряжений в подступичных частях и обеспечивает формирование сжимающих осевых остаточных напряжений, величина которых зависит от интенсивности подачи охладителя.

Охлаждение подступичных частей перед охлаждением остальных частей, оси по достижении температуры поверх: ности 450 С обеспечивает возникнове-! ние в оси градиента температуры, достаточного для исключения возможнос ти образования неблагоприятных растя. гивающих осевых остаточных напряжений в подступичных частях.

Охлаждение поверхности подступичных частей ниже 400 С нецелесообразо но, так как не приводит к увеличению положительного эффекта, но удлиняет выдержку перед охлаждением остальных частей оси. Кроме того, при охлаждении подступичных частей ниже 400 С возрастает опасность образования закалочных трещин в их галтелях.

Пример. Использовались заготовки осей, изготовленные на Днепровском металлургическом комбинате (r.ÄHåïðîäçåpæèHñê) из стали с содержанием элементов, : С 0,46; Ип 0,83;

Si 0,29; P 0,034; S 0,035.

Все оси нагревают в электропечи .до температуры 850 С. Часть осей подвергают спрейерному охлаждению по всей поверхности с интенсивностью подачи воды 0,2 м /м С. При этом

55 охлаждение водои начинают с подступичных частей и ведут по пяти вариантам до достижения их поверхностным слоем температуры 350,400,420,450 и

500 Ñ â òå÷åíèå 26, 23, 10, 18 и 15 с соответственно. Контроль температуры осуществляют при помощи термопары, установленной на глубине 3 мм от поверхности. Затем охлаждают всю ось с той же интенсивностью подачи воды в течение 100 с до достижения осью о средней температуры 400 С. Кроме того, проводят термическую обработку осей по известному способу. Для этого нагретую до 850 С ось охлаждают в ванне с водой путем окунания ее на

0 25 диаметра с вращением относительно оси вращения, расположенной параллельно поверхности воды в течение

210 с до достижения осью средней температуры 300 С. Оси, образованные о этими двумя способами, отпускают при о температуре 500 С в течение 1,5 ч.

Остаточные напряжения на поверхности оси определяют разрушающим способом путем вырезки темплетов с розетками тензодатчиков типа 2ПКБ с базой 10мм с измерением деформации при помощи цифрового тензометрического моста

ЦТИ-5..

Результаты экспериментов представлены в таблице.

Полученные результаты показывают, что при термической обработке осей по предлагаемому способу с началом охлаждения шейки, центральной и предподступичной частей по достижении поверхностью подступичных частей температуры в пределах 400-450 С (варианты 2, 3 и 4 в таблице) обеспечивается достижение положительного эффекта за счет формирования в поверхностных слоях подступичных частей сжимающих осевых остаточных напряжений.

Выход за предлагаемый интервал температур не обеспечивает достижения положительного эффекта, При предварительном охлаждении подступичных о частей до 350 С (вариант 1) в их поверхностных слоях формируются сжимающие осевые остаточные напряжения (-120 ИПа),однако в предн и центральной частях образуются неблагоприятные растягивающие осевые остаточные напряжения +50 и +60 МПа соответственно, снижающие эксплуатационную надежность оси.

1433985

Предварительное охлаждение подступичной части до 500 С (вариант 5) недостаточно для формирования в ее по- . верхностных слоях сжимающих осевых остаточных напряжений.

При термической обработке по известному способу в подступичной части формируются растягивающие осевые остаточные напряжения (+80 МПа), снижающие способность стали сопротивляться зарождению и росту усталостных трещин. точные каяиения, ИПа ен- осевые ьные

Предлагаекье1

Оялаидекне до

350 С (варн аит 1) -120

-110

23,0 52, О 216 . 0,65

785 с 530 23,5 52,5 220

-90

0970

«5

Зайка, Предлодступица 780

525 22,5 51,5 220

-90

0,65

Центральная 780 52$ 22,0 52,5 220

0,70

-95

24,0 53,5 220 . 0,65

Подступнца 780

-100

520

Оялаидение, до 400 С (вариант 2) 520

23,0 52,0

785. 0,60

-85

225

Преднодстуннца

780 515 23,5 52,0 217

0,65

-85

+t0

5t5 24,0 52,5

Центральная 775

Подступица 780

-85

217

0,60

+15

520 24,0 54, О 217

0,70

-100

Оиланденне до 420 С (вариант 3) -50 I

790 530 22,0 54,0 224

0,70

-85

Преднодступнца 780

Центральная 780

525 23,0

530 23,5

53,0

219

0,70

-90

+10

53,5

222

0,70

-90

+15

Подстуинца 775

$15 23,5 53,5 210 0,65

Окленд ение до 450" С (вариант 4) 526 23,0 53,0

780

214

Уейка

0 65

-80

Преднодстулкца 775

520 24вО . 53э0

210

0 65

-80

+15

Цектральная 775 520 23,5 S2,5 212

0,65

-80

+15

Таким образом, предлагаемый способ термической обработки железнодорожных осей обеспечивает повышение их эксплуатационной надежности за счет повышения характеристик прочности и исключения образования растягивающих осевых остаточных напряжений в подступичных частях оси, снижающих способность материала соПодстуннца 785 . 525 противляться зарождению и росту усталостных трещин.

Формула изобретения

Способ термической обработки железнодорожных осей, включающий нагрев оси, имеющей шейку, предподступичную, подступичную и центральную части, до температуры аустенитизации,охлаждение водой, отпуск, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы путем исключения образования растягивающих осевых остаточных напряжений в подступичных частях оси, охлаждение шейки, предподступичных, подступичных и центральной частей осуществляют раздельно, начиная с подступичной части, и по достижении ее поверхности температуо ры 400-450 С охлаждают остальные части оси, 1433985

Продолжение таблицы иаИПв севые

+40

775 515 23 О 50 0 210

Иредиодсту» дица

775 510 24, О .51, О 205

О ° 70 -85

Цеитралъиаи 770 510 23 ° 5 52,0 200 0,65 -80

+10

Изаестиьа1 Иодстуиица 660 390 28,0 51,0 184

-90

0,60

660 385 26,0 53,0 184

0,70

0,60

-85

0,60

Составитель А.Кулемин

Редактор М.Петрова Техред М.Ходанич

Корректор О. Кравцова

Заказ 5511/28 Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. У18горбд, ул. Проектная, 4

О цтаидение до 500 С (вариаит 5) Подстуиица 775 510 25,0 51,5 208

Иредиодстуиица 660 385 27,0 52 0 184

Цеитральиаа 660 385 27,5 52 ° 5 184

О ° 60 -80

0,65 -80