Служба железнодорожных рельсов из сталей бейнитного класса

Оглавление

Toggle

Цикл статей:

Глава 1 — Разработка химического состава и технологии термической обработки железнодорожных рельсов из стали бейнитного класса
Глава 2 — Теоретические предпосылки разработки химического состава сталей бейнитного класса
Глава 3 — Оборудование и методика экспериментальных исследований
Глава 4 — Исследование влияния различных видов термической обработки на структуру и свойства сталей бейнитного класса

Глава 5 — Разработка, внедрение и освоение технологии термической обработки железнодорожных рельсов из стали бейнитного класса в условиях оао «нкмк»

Глава 6 — Служба железнодорожных рельсов из сталей бейнитного класса

Служба железнодорожных рельсов из стали марки
Э30ХГ2САФМ

Особенности эволюции структуры и механических свойств стали марки Э30ХГ2САФМ при эксплуатации

Полигонные испытания позволили выявить ряд особенностей рельсов из сталей бейнитного класса марки Э30ХГ2САФМ. В частности, после экс­плуатации отмечено повышение значений предела текучести от 1150 до 1210 Н/мм и относительного сужения от 39 до 56 % без изменения ос­тальных характеристик. Полученные результаты хорошо согласуются с ре­зультатами работы [140], в которой указывается, что при деформации формируется ячеистая дислокационная структура, которая приводит к уве­личению, как сопротивления деформации, так и пластичности материала (микро ПНП-эффект). Подобное поведение материала является благопри­ятным фактором, поскольку, как отмечает В.Е.Панин, полное подавление подвижности деформационных дефектов неизбежно привело бы к хрупко­сти материала.

Исследование микроструктуры рельсов после эксплуатации показало наличие участков ячеистой дислокационной субструктуры, отличающихся от субструктуры рельсов из сталей перлитного класса большими размера­ми и широкими границами (рисунок 6.2).

Развитая ячеистая дислокационная структура свидетельствует о доста­точной подвижности дислокаций. Как показывает практика, при наличие такой структуры стали не склонны к хрупким разрушениям. В целом проведенные полигонные испытания и исследования показа­ли перспективность применения стали бейнитного класса для производст­ва рельсов. Предполагается, что дальнейшее повышение эксплуатацион­ных характеристик рельсов с бейнитной структурой может быть достигну­то не путем увеличения прочностных характеристик, а за счет обеспечения высокой чистоты стали по неметаллическим включениям, снижения уров­ня микро -и макронапряжений.

Выводы

1. Проведены полигонные испытания железнодорожных рельсов Р65 стали бейнитного класса марки Э30ХГ2САФМ, которые показали высокую эксплуатационную стойкость на 20 % превышающую стойкость объемно- закаленных рельсов из стали перлитного класса марки Э76Ф. Интенсив­ность бокового износа рельсов из стали марки Э30ХГ2САФМ составила 0,18 мм/100 млн.тонн брутто, вертикального — 0,13 мм/100 млн.тонн брут­то, что на 10 и 23 % меньше по сравнению с интенсивностью износа объ­емно-закаленных рельсов из стали марки Э76Ф которая составляет 0,20 и 0,16 мм /100 млн.тонн брутто соответственно.
2. Установлено, что значение коэффициентов интенсивности напря­жений К]_С составляют от 50,7 до 54,8 МПа^м, что находится на уровне объемно-закаленных углеродистых рельсов перлитного класса.
3. В процессе эксплуатации рельсов из стали марки Э30ХГ2САФМ зафиксировано увеличение прочности и пластичности, что обусловлено развитой ячеистой дислокационной структурой.

Общие выводы

1. Экспериментально показано и количественно определено влияние углерода, хрома, кремния и марганца (в убывающем порядке) на повыше­ние прочностных характеристик стали бейнитного класса. Установлено положительное влияние хрома, кремния и марганца на показатели пла­стичности и ударной вязкости.
2. Разработана марка стали Э30ХГ2САФМ и технология термической обработки, обеспечивающие получение высокого комплекса механических и технологических свойств железнодорожных рельсов.
3. Проведено сравни­тельное исследование механических свойств и микроструктуры железно­дорожных рельсов после прокатки, прокатки и отпуска, нормализации и отпуска. Установлено, что наилучшее сочетание прочности, пластичности и ударной вязкости достигается после нормализации и отпуска при 350 °С.
4. Разработаны технические условия (ТУ 0921-167оп-01124323-2003) и внедрены в производство в условиях ОАО «НКМК» технологии терми­ческой обработки железнодорожных рельсов типа Р65 из стали марки Э30ХГ2САФМ.Совокупный прогнозируемый экономический эффект от производст­ва железнодорожных рельсов из стали бейнитного класса марки Э30ХГ2САФМ при минимальном объеме производства 50 тыс. тонн соста­вил 3 600 тыс. руб. в год.
5. Проведены полигонные испытания железнодорожных рельсов Р65 стали бейнитного класса марки Э30ХГ2САФМ. Интенсивность бокового износа рельсов из стали марки Э30ХГ2САФМ составила 0,18 мм/100 млн.тонн брутто, вертикального — 0,13 мм/100 млн.тонн брутто, что на 10 и 23 % меньше по сравнению с интенсивностью износа объемно-закаленных рельсов из стали марки Э76Ф которая составляет 0,20 и 0,16 мм /100 млн.тонн брутто соответственно. В процессе эксплуатации рельсов из ста­ли марки Э30ХГ2САФМ зафиксировано увеличение прочности и пластич­ности, что обусловлено развитой ячеистой дислокационной структурой.

Список литературы

100. Испытания рельсов из бейнитной и перлитной стали // Железные доро¬ги мира.- 2003.- № 3.- С. 23 — 30.
101. Оптимизация взаимодействия колеса и рельса // Железные дороги ми¬ра.- 2003.-№1.-С. 66-70.
102. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. — М.: Метал¬лургия, 1974.-400с.
103. Yokouama Н., Mitao S.,Takemasa М. Development of high strength pear- litis steel rail (SP Rail) with excellent wear and damage resistance // NKK Technical Review. — 2002. — №86.- C. 1-7.
104. Kern A, Schmedders H, The development of bainitic steels for special rail- waysustem reguirements. / A. Kern // Ibid.- P. 1015-1021.
105. Корчинский M. Передовые металлические конструкционные материа¬лы и новая роль микролегированных сталей // Сталь. — 2005.- № 6.- С. 124-130.
106. Жуков А.А. К истории выявления спиноидального предрасслоения переохлажденного аустенита в бейнитных железоуглеродистых спла¬вах // МиТОМ. — 2001. — № 2. — С. 12 — 14.
107. Металловедение и термическая обработка стали Справ, изд. / Под ред, М.Л. Бернштейна, А.Г.Рахштадта. М.: Металлургия, 1995. 336с
108. Atkins М. Atlas of continuous transformation diagrams for engineering steels. Sheffield. British Steel Corporation, BSC Billet, 1977. -216 c.
109. Гладштейн Л.И. Высокопрочная строительная сталь / Л.И. Гладштейн, Д.А. Литвиненко. — М.: Металлургия, 1972. — 240 с.
110. Теплухин Г.Н. Закономерности структурообразования в сталях перлит¬ного класса./ Г.Н. Теплухин — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982. — 186 с.
111. Садовский В.Д. Остаточный аустенит в закаленной стали./ В.Д. Садов¬ский — М: Наука, 1986. — 112 с.
112. Счастливцев В.М. Структура термически обработанной стали / В.М.Счастливцев, Д.А.Мирзаев, И.Л. Яковлева. — М.: Металлургия, 1994.-288 с.
113. Леонтьев В.А. Исследование режима нагрева рельсов и тепловой рабо¬ты проходной роликовых печей / В.А. Леонтьев, П.В. Кобяков // Сталь,- 1972.-№ 8.- С. 758-761.
114. Влияние кальция на загрязненность и морфологию неметаллических включений в рельсовой стали / В.В. Могильный [и др.] // Неметалличе¬ские включения в рельсовой стали: сб.науч.тр.- Екатеринбург: ГНЦ РФ ОАО «УИМ», 2005.- С. 59 -65.
115. Выбор режимов протифлокенной обработки непрерывнолитой заготов¬ки рельсовой стали / Г.А. Галицын // Материалы юбилейной рельсовой комиссии: сборник докладов.- Новокузнецк, 2002.- С. 280 — 290.
116. Bojazki Z., Bold Т. Structure and properties of carbidefree-bainite// Asta.Met.- 1974.- V.22.- №10.- P.1223 — 1234.
117. Sandvik B.P.The bainite reaction in Fe -Si -C alloys: the seconbary stage // Met.Trans.- 1982.- V.13A, 5.- P.777- 787.
118. Калетин Ю.М. Легирование и термическая обработка сталей с бейнит- ной структурой / Ю.М. Калетин, А.Г. Рыжков, А.Ю. Калетин // Ми- ТОМ.-1987.-№ 6,- С. 13-17.