Способ обработки цельнокатаных колес

Способ обработки цельнокатаных колес

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

"-- 1ан (+®тентно ,си чес а опм °

А Н а-

ОП ИС

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскни

Социалистических

Республик (и>72ОО3

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 27.09.77 (21) 2527394/22-02 (5t)M. Кд. с присоединением заявки,%

С 21 0 9/34 йоуддрстовияый комитет

СССР до долам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 21 785 .79(088.8) ОпУбликовано 05.03. 80. Бюллетень Ид 9

Дата опубликования описания 10.03.80 И. Г. Узлов, В. А. Паршин, О. A. Ганаго, Б, Ф. Антипов, М. С. Валетов, Г. А. Блажнов, В. К. Бабич, О. H. Перков, В. Н. Третьяков, М. В. Кузьмичев, Н. И. Данченко, В. А. Пирогов, М. И. Староселецкий и В. И. Узлов

Институт черной металлургии и Нижнетагильский металлургический комбинат (72) Авторы изобретения (7I ) Заявители (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ UEIIbHOKATAHbIX КОЛЕС

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке цельнокатаных железнодорожных колес.

Бельнокатаное железнодорожное 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, а также в условиях различных температур (от о

+40 до -60 С). В этих условиях надежная работоспособность колеса определяется комплексом механических свойств, уровнем ударной вязкости и сопротивлением хрупкому разрушению, особенно при

I5 отрицательных температурах.

Известен способ обработки цельнокатаных железнодорожных колес после прокатки, включающий противофлокенную об-.

20 работку, термическое уирочнение обода и отпуск всего изделия (13, Противофлокенную обработку колес осуществляют путем их выдержки при

2 о

600-650 С в течение 3-х ч в печах.

Закалка (термическое упрочнение) обода колеса осуществляется с температуры аустенитизации при вращении колеса (в горизонтальной или вертикальной плоскости) воздействием на его обод охлаждающей жидкости из спрейерных устройств.

В зависимости от химического состава стали и типоразмеров процесс термического упрочнения обода колеса длится 80220 с. По завершению упрочнеция обода осушествляют отпуск всего колеса.

Недостаток способа — в том, что он не обеспечивает получения в диске колеса структурного состояния для получения высоких хараКтеристик пластичности и низкой температуры хрупкого разрушения материала диска колеса.

При изготовлении колес температура конца горячей пластической дерормацип (прокатки) различных элементов составо ляет 980-1050 С. Длительное пребывание колеса при этих температурах пе— ред противофлокенной обработкой обеспе720034 чивает полное протекание процессов рекристаллизации деформированного аустенита, обусловливающее образованию в стали, крупного (0-2 баллов). Нш"рев до о

820-880 С под термическое упрочнение приводит к измельчению зерна аустенита в элементах колеса за счет перекристаллизации.

При закалке обода колеса диск колеса охлаждается ца воздухе (охлаждающая 10 жидкость подается только на обод) „

Структура диска колеса в результате такого охлаждения представляет собой . грубодисперсный пластинчатый перлит и избыточный феррит, расположенный по границам перлитных зерен (колеса изготавливаются из стали с содержанием углерода 0,52- 0,63%). Такая структура обусловливает сравнительно низкие значения характеристик пластичности, ударной 2О вязкости и высокую температуру хрупкого разрушения материала диска„

Известен также способ обработки цельнокатаных колес, в котором ойи после прокатки и противофлохенной обработки закалке (термическому упрочненшо под— вергаются не только обод, но и диск) (21, Дифференцированное упрочнение отдельных элементов колеса повышает свойства холеса как конструкции в целом. "

Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет снизить температуру хрупкого разрушения материала диска при одновременном повышении пластичности. 35

Цель изобретения — повышение пластичности и снижение температуры хрупкого разрушения материала диска.

Поставленная цель достигается тем, 40 что после закалки обода проводят пластическую деформацию диска с обжатием

5-15% в межкритическом интервале температур.

После закалки обода колеса темпева45 тура его диска составляет 725-780 С.

Деформация при этих температурах приво-. дит к частичной сфероидизации пластин цементита в перлите и изменению как формы избыточного феррита, так и его субструктуры. Вместо избыточного феррита в виде замкнутой сетки по границам перлитных зерен имеет место структурно свободный феррит, разветвленный, переходяший в феррит перлита. Увелич:ивается объемная доля избыточного феррита за счет образования обособленных ферритных областей на базе феррит перлита.

В результате образуется более однород4 ная структура, состояшая из частично сферокдизированного перлита и избыточного феррита с большой степенью разветвл е цюсти.

В результате повышаются пластические характеристики диска колеса, его ударная вязкость и снижается температура хрупкого разрушения за счет образования в структуре стали, частично сфероидизированного перлита и избыточного феррита иной формы. Причем эти фазы более рав юмерно распределены.

Сушность способа заключается в следуккцем.

Нагретую заготовку осаживают на прессах, осушествляют разгонку, формуют ступицу, часть диска и обод, прокатывают обод и часть диска. После этого калибруют обод и выгибают диск колеса на выгибном прессе. Затем ведут противофлокенную и, если необходимо, механическую обработку, закалку с повторного нагрева. После закалки обода колеса осушествляется деформация диска с обжао тием 5-15% при 725-780 С. После частичного остывания колеса его подвергают отпуску. Температурный интервал дефор- i мацки обусловлен необходимостью получения частично сфероидизированных структур распавшегося аустенита.

Величина деформации определяется как содержанием углерода в стали (колеса изготавливают из стали с содержанием углерода 0,52-0,63%), так и реально осуществимыми деформациями диска колеса при 725-780 С.

Для колес с содержанием углерода

0,63% температура диска после упрочнения обода составляет 780 С (время охлаждения обода при закалке миндальное) и деформация — 15%. Для колес с содержанчем углерода 0,52% температура диска после термического упрсчнения обода—

725 С (время охлаждения сбода при закалке максимальное) и деформация — 5%.

Пример. Колеса изготавливают из стали содержанием углерода 0,58% и марганца 0,.76%. После окончания прокатки колеса охлаждали на воздухе до

620 С. Колеса подвергаются противофлохенной обработке путем изотермической выдержхи в течение 3-х ч при 620О

640 С и остывают на воздухе до 20 С, затем обрабатываются на колесообрабатываюших станках для получения требуе,мых геометрических размеров, Далее

5 72003 о., следует нагрев колеся до 840 С и закалка обода в течение 1 10 с. После чего ведут деформацию диска колеса при 745оС с обжатием 8%. Леформацию ведут в штампе с приложением по верхнему пуансону ударной нагрузки грузом массой 1 т с высоты 5 м. После де юрмации диска колеса отпускаются по действующей техно,0 15,0 41,0

-30

4,5

Предло жени ый

45,5

82,0

20,0 46,0

5,0

-60

Составитель А. Секей

Редактор Н. Шильникова ТехредА.Кепанская Корректор Я. Веселовская

Заказ 285/1 1 Тираж 608 Подписное

ЦНИИПИ 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

Таким обрал>м, предлагаемый способ 2о обработки колес,за счет получения более однородных частично сфероидизированных структур в диске колеса обеспечивает повышение пластических характеристик, ударной вязкости и значительное снижение 5 температуры хрупкого разрушения материала диска.

Формула изобретения

Способ обработки цельнокатаных колес, включающий противофлокенную обработку, закалку обода и отпуск колеса, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью-повышения пластичности и снижения темпе4

6 о логии при 500 С в течение 2,5 ч. У колес, изготовленных с деформацией диска после термоупрочнения обода, получены более высокие пластические характеристики, ударная вязкость и более низкая температура хрупкого разрушения в сравнении с колесами текущего производства (см. таблицу). ратуры хрупкого разрушения материала диска, после закалки обода производят пластическую деформацию диска с обжатием 5-15% в межкритпческом интервале температур.

Источники информ ации, принятые во внимание при экспертизе

1. Технологическая инструкция колесопрокатного цеха Нижнеднепровского труб— ного завода шл. К. Либкнехта № ТИК1 1-74, 2. Стародубов К. Ф. и др. Термическое упрочнение прокат а, Металлургия

1970, с. 135-141.