Способ термической обработки цельно-катаных железнодорожных колес

Способ термической обработки цельно-катаных железнодорожных колес

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< )1837982

„Ф

-„. « „). ф -. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.04.79 (21) 2749769/22-02 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 15.0681. Бюллетень М 22

Дата опубликования описания 15 . 06 . 81 51)М. К .

С 21 0 9/34

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 785. .796:629.11. .012.3(088.8) И.Г. Узлов, Г.A. Блажнов, M.C. Валетов„

В.И. Узлов и П.Ф. Миронов

i ) !

-;-Р

) "

1 (72) Авторы изобретения о)16Л1) ОТЕ() а

Институт черной металлургии (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ КОЛЕС

Изобретение относится к.термической обработке металлов, в частности к термической обработке железнодорожных колес.

Цельнокатаное 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 контрельс, в стрелочных переводах и особенно работой в условиях отрицательных температур (до — 70 C). В таких условиях эксплуатации надежная работоспособность колес, кроме уровня механических свойств обода и диска и системы остаточных напряжения в них, B значительной степени опред11ляется хладостойкостью их элементов и особенно хладостойкостью диска колеса. Характеристики хладостойкости, а именно величина ударной вязкости при отрицательных температурах в значительной степени определяются структурным состоянием стали, формируеьи)м при термическом упрочнении и отпуске колес.

Известны способы термической обработки колес с упрочнением только обода (1), упро нением всех элементов колеса (2).

Наиболее близким пс технической сущности к предложенному является способ термической обработки цельнокатаных железнодорожных колес для повышения эксплуатационной надежности в условиях пониженных температур, включающий нагрев до температуры аустенитизации, независимое прерывистое спрейерное охлаждение обода в течение 1700-200 с при давлении охладителя 2-5 ат, диска и мест перехода диска в обод и сту15 пицу со скоростью выше критической.

При этом охлаждение диска и мест его перехода в обод и ступицу начинают по достижении средней температуры обода 480-520 С. После этого осуще20 ствляют отпуск изделия при 480-.520 C в течение 2-3 ч (3).

Недостаток данного способа заключается в том, что он не обеспечивает должной эксплуатационной надежности колес из-за недостаточной хладостойкости диска и мест его перехода в обод и ступицу, так как осуществление отпуска колеса при одинаковой температуре 480-520 С для

30 его обода, диска и мест перехода

837982 диска в обод и ступицу не позволяст более значительно повысить хладостойкость диска и мест его перехода в обод и ступицу (снизить температуру хрупкого разрушения),потому что более высокая температура отпус ка для обода не допустима. Повышение температуры отпуска всего колеса хотя и приведет к повышению его хладостойкости, но значительно снизит прочность и изменит структуру обода, и тем самым понизится износостойкость колеса в эксплуатации (при температуре выше 520 С за счет развития процессов сфероидизации и коалесценции пластинчатая форма карбидов изменяется на сфероидальную, а колесная сталь с такой структурой имеет низкую износостойкость).

Целью изобретения является увеличение эксплуатационной надежности колес за счет повышения .хладостойкости диска и мест перехода его в обод и ступицу.

Поставленная цель достигается тем, что отпуск элементов колеса ведут дифферинцированно — обод при

480-520 С, а диск и места его перехода в обод и ступицу — при 600650Î С.

Данный способ позволяет по завершении упрочнения всех элементов колеса подвергнуть их отпуску при различных температурах. Так как обод колеса подвергается отпуску при 480520 С, то в нем сохраняется структура пластинчатых продуктов .распада ,аустенита, сформировавшаяся в процессе распада аустенита при термическом упрочнении. Такие структуры имеют высокое сопротивление износу, что и требуется для обода колеса, исходя из условий его работы в эксплуатации. Диск колеса и места перехода в. обод и ступицу подвергают- ся отпуску при 600-650 С. При этих температурах формируется зернистая структура продуктов отпуска, обеспечивающая высокие значения ударной вязкости и хладостойкости стали.

Способ осуществляется следующим образом.

Колесо нагревают до температуры аустенизации (Ac> + 30 - -50 С) помещают в охлаждающее устройство, в котором осуществляют независимое прерывистое спрейерное охлаждение обода в течение 120-200 с при давлении 2-5 ат. По достижении средней температуры обода 480-520 С начинают охлаждение диска и мест его перехода в обод и ступицу со скоростью выше критической. По окончании охлаждения колеса ведут отпуск

его элементов дифференцированно обод при 480-520 С в течении

2-3 ч, а диск и места его перехода в обод и ступицу — при 600-650"С в течении 1,5-2 ч. Охлаждение обода продолжительностью 120-200 с зависит от химического состава стали.

Охлаждение 120 С под давлением охладителя 2 ат соответствует стали . с содержанием углерода 0,65Ъ.Верхние параметры охлаждения относятся к стали с содержанием углерода

0,5ОЪ. Температура охлаждения обода

480 С соответствует стали с содержанием углерода 0,50Ъ, а 520 С

0,65Ъ. Температура отпуска диска и мест его перехода в обод и ступицу

600 С соответствует стали с содержанием углерода О, 50Ъ а 650 С вЂ” 0,65Ъ.

Пример. Опробование способа осуществлено и условиях экспериментального цеха чнститута черной металлургии на колесах из стали с содержанием углерода 0,50,. 0,58 и 0,65Ъ.

Колеса нагреваются в кольцевой печи до 820-860 С. Температура 820 С со26 ответствует содержанию углерода

0,65Ъ, 840oC .— 0,58Ъ и 820 С вЂ” 0,50Ъ .

После нагрева колеса помещаются в устройства, где осуществляется упрочнение элементов колеса. В начале охлаждаемся обод колеса, по достижении в нем средней температуры 480520 С начинают охлаждать диск и места его перехода в обод и ступицу со скоростью выше критической. Параметры упрочнения и отпуска колес по предложенному способу в сравнении с известным приведены в табл.1.

После упрочнения колесо поштучно подвергается отпуску в электроколодце, в котором обеспечивается дифференцированная температура для его элементов — для обода 480-520 С за о счет электронагревателей, а для диска и мест era перехода в обод и ступицу 600-650 С, за счет примене- .

4О ния плоскопламенных горелок, установленных по обе стороны колеса. В месте перехода диска в обод устанавливается тепловой экран для обеспечения требуемой температуры элементов коле45 са. Температура в ободе и месте перехода диска в обод контродируется жаростойкими датчиками температуры, устанавливаемыми на наружной стороне обода колеса и в месте перехода диска в обод. После проведения отпуска колесо остывает в колодце до выравнивания температуры между его элементами (450-500 С), а затем на воздухе. Продолжительность отпуска для обода составляет 2,5 ч, а для диска и мест перехода в ступи1 5

Механические свойства диска, ударная вязкость при минус 70 С.и хладостойкость Тк приведены в табл.2.

Щ Таким образом, предложенный способ позволяет увеличить эксплуатационную надежность колес за счет снижения температуры хрупкого разрушения диска и мест его перехода

Я в обод и ступицу.

837982

Т а б л и ц а 1

200 480 80

0,50

5,0

Предложенный

160

600

110

0,58

3,0 150 500 95

2,0 120 520 100

5 0

620

0,65

650

5,0

0,50 5,0

200 480 80

150 500 95

Известный

5,0

160

480

110

0,58

3,00

5,0

500

2,0 120 520 100

0 65

5,0

520

Таблица 2

Механические свойства

Он +2У С с и-70 С, Темперакгм/см кгм/см тура,оС,у кг/мм

Способ

-90

2,5

15,0

52,0

20,0

78,0

0,50

0,58

Предложенный

-80

2,0

12,0

49,0

18,0

88,0.-65

1,9

10,0

47,0

16,0

90,0

88,0

0,65

-80

1,7

11,0

48,0

16,5

0,50

Известный

1,8

"70

46,0

14,8

92,0

9,0

0,58

13; 8.

44,0

1,5

-60

95,0

8,0

0,65

Корректор М. Демчик

Тираж 618 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 4349/38 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Формула изобретений обод при 480-520 С, а диска и .мест его перехода в ступицу и обод

Способ термическОй обработкн при 690-650 С. цельнокатаных железнодорожных колес, Источники информации, включакнций нагрев до температуры.аус- принятые во внимание при экспертизе тенизации, прирывистую закалку 1. Технологическая инструкция обода, диска и мест перехода его Нижнеднепровского трубопрокатного за. в обод и ступицу и последунший

$0 вода им. К. Либкнехта ТИК-11-77. отпуск, отличающийся Днепропетровск,. 1977. тем, что, с целью увеличения экс- 2. Авторское свидетельство СССР плуатационной надежности за счет по- В 253849, кл. С 21 0 9/34, 1967. вышения хладостойкости диска и мест 3. Авторское свидетельство СССР

его перехода в обод и ступицу, от- >5 по заявке Р 2688052/02, пуск производят дифференцированног кл. С 21 0 9/34, 1978.

Составитель A Сеней

Редактор П. Коссей Техред Т.Маточка