Способ термической обработки железнодорожных колес

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способам термической обработки железнодорожных колес. Целью изобрете ния является повьшение усталостной прочности диска и сжимающих остаточных напряжений в ободе. Способ включает аустенитизацию, закалку обода, отпуск, охлаждение средней части диска от температуры отпуска до 200-300 С и окончательное охлаждение. Способ позволяет увеличить эксплуатационную стойкость колес и усталостную прочность диска. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1433992 А I (д) 4 С 21 D 9/34

ВСР;»"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4229624/23-02 (22) 13.04.87 (46) 30. 1О. .88. .Бюл. .9 40 (71) Институт черной металлургии (72) Н.И,Данченко, А.М.Жолудев, Н.Г.Мирошниченко, О.Н.Перков, С.Е.Подольский, В.В.Оэимина, Г.Е.Пахомов и М.И.Староселецкий (53) 621.785.796:229.11.012.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

0 1235942, кл. С 21 D 9/34, 1983. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способам термической обработки железнодорожных колес, Целью изобретения является повышение усталостной прочности диска и сжиманицих остаточных напряжений в ободе. Способ включает аустенитизацию, закалку обода, отпуск, охлаждение средней части диска от температуры отпуска до 200-300 С и окончательное охлаждение. Способ позволяет увеличить эксплуатационную стойкость капес и усталостную прочность диска. 1 табл.

1433992

Изобретение относится к металлургии, конкретно к термической обработке цельнокатаных железнодорожных колес.

Цель изобретения — повышение усталостной прочности диска и сжимающих остаточных напряжений в ободе.

Способ включает аустенитизацию,закалку обода и отпуск, охлаждение пу- 10 тем подстуживания средней части диска от температуры отпуска до температуры на 200-300 С нике температуры обода и окончательное охлаждение.

Пример. Обработке подверга-. лись колеса диаметром 950 мм, изготовленные в колесопрокатном цехе из стали с содержанием,. 7.: С 0,58; Ип

0,78; Si 0 39.

Колеса нагревали в электропечи до 20 о температуры 850 С в течение 1,5 ч„ осуществляли прерывистое охлаждение . обода в эакалочной машине иэ спейеров в течение 130 с при давлении воды

5 атм. 25

Часть колес подвергали отпуску при температуре 500 С в течение ll,0 ч.

Непосредственно после отпуска диски колес охлаждали сжатым воздухом при удельном расходе 0,1 м /с (при нор- 30 мальных условиях) по нескольким вариантам. Охлаждали среднюю часть диска шириной 120 мм до достижения ею температур соответственно 300, 250, 200, 150, 100 С в течение 200, 350, 470, 630 и 740 с соответственно (варианты 1 — 5 соответственно), У двух колес охлаждению сжатым воздухом подвергали всю поверхность диска в течение 10 мин до достижения температуры

200 С (вариант 6). Средняя температура обода для всех вариантов в конце охлажденйя диска воздухом составляла

450 С. Эатем колеса охлаждались в це-хе на спокойном вовдухе до нормальной температуры.

Кроме тоге, производили термическую обработку колес по известному способу (вариант 7). Для этого часть колес после термоупрочнения ободьев охлаждали в цехе на спокойном воздухе до температуры окружающего воздуха (в течение 4,5 ч), затем ободья колес ступенчато нагревали на тепловом индукционном стенде. На каждой ступени производили нагрев в течение 10 с

55 до 100 С и делали выдержку в течение

50 с. За 7 ступеней обод нагревали о до 490 С (на глубине 5 мм от поверхности катания), а в местах перехода обода в диск — до 280-290 С.

Определение остаточных напряжений в диске колес производили разрушающим способом с вырезкой темплетов с тензодатчиками (тип 2ПКБ с базой

10 мм) с применением цифрового тензометрического моста ЦТН-5. Оценку остаточных напряжений в ободе производили по методике международного стандарта UIC812-3 путем радиальной .разрезки колеса и измерения исходного расстояния (1 100 мм) между фиксированными точками на ободе по обеим сторонам реза. Стандарт требует уменьшения этого расстояния на величину не менее 1 мм. Результаты измерений приведены в таблице.

Предлагаемый способ термической обработки колес (варианты 2, 3 и 4) обеспечивает повышение усталостной прочности диска за счет создания в приободной части диска сжимающих остаточных напряжений. Выход параметра термической обработки эа заявленный интервал — охлаждение средней части диска до достижения перепада температур между ободом и,средней частью в

150 С вЂ” не обеспечивает формирование сжимак цих напряжений в приободной ч асти диск а (в ар иант 1 ) .

Охлаждение средней части до достижения разности температур обода и средней части диска в 350 С (вариант 5) обеспечивает образование в приободной части диска с внутренней стороны снижающих остаточных напряжений,но приводит к уменьшению величины и доли сжимающих напряжений в ободе ниже допустимых пределов, о чем свидетельствует оценка остаточных напряжений в ободе (Д 1 = -0,9). Охлаждение всего диска (вариант 6) до достижения разности температур обода с и диска уже в 200 С приводит к возникновению благоприятных напряжений в диске, однако напряжения в ободе становятся неприемлемыми — В 1

= -0,7 мм, Дополнительная тепловая обработка по известному способу (вариант 7) обеспечивает формировпие остаточных напряжений в диске, повышающих его усталостную прочность. При этом сжимающие остаточные напряжения в ободе уменьшаются по величине, но остаются в допустимых пределах. Дпя сокращения длительности дополнительной обработки по предлагаемому спосо1433992

Оценка по

VICE ale мм

Вариант

Ширина охл ажде иной зоны

Радиальные напряжения диска, МПа

Наружная сторона Внутренняя сторона

Разность темпера тур обода и се редины диска, С диска, мм у обода у ступи- у обода у ступицы цы

-3,5

120

150

+90

-60 +110

+30 — 45

-30

200

120

-30

-3,1

250

120

+50 — 55 -50

-2 8

) +10

300

120

+55 — 60 -85

-1,8

+15

350

120

+60 — 70 -120

-0,9

-0,7

+ 2,5

+70 - 75 -120

240

200

+25

+20 — 80 -180

+20

Составитель В.Русаненко

Редактор M. Петро ва Техред М, Дидык

КорректоР М.Максимишинец

Заказ 5518/29 Тира1к 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 бу в 3-4 раза возможно применение при охлаждении средней части диска водовоздушной смеси.

Таким образом, преплагаемый способ термической обработки железнодорожных колес обеспечивает упрощение процесса создания остаточных напряжений в диске, повышающих его усталост-10 ную прочность и исключает необходимость применения дополнительного сложного оборудования, использование которого предлагает известный способ.

Фо р мул а из о бр е т ения

Способ термической. обработки железнодорожных колес, включающий нагрев до температуры аустенитизации, прерывистую закалку обода и отпуск, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности диска и сжимающих остаточных напряжений в ободе, после отпуска проводят подстуживание средней части диска до о температуры на 200 - 300 С ниже температуры обода и окончательное охлаждение колеса.