Способ термической обработки рельсов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 837070(51)М. Кл. С 21 О 9/04 Ьеударстееикый квинтет СССР ио делаи изабретеиий н открытии.9.621.771 (0888) Дата опубликования описания 23,12.82 Д. С. Казарновский, А. П. Бабич, В. Е. Сапожков,Е, А. Верещага, А. Н. Заннес и Л. Я. Шнаперман Украинский научно-исследовательский институт ме ов"(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ 1Изобретение относится к области термической обработки рельсов и может быть использовано на металлургических заводах, производящих рельсы.Известен способ термической обработки рельсов, включающий объемную закалку в масле, отпуск при 600 - 650 С, последующий нагрев ТВЧ, охлаждение с определенной скоростью и повторный отпуск (или самоотпуск) при температуре400 С. Существенным недостатком способа является наличие высоких остаточных напряжений и неблагоприятное их распределение, что не позволяет существенно повысить контактно - усталостную прочность. Кроме того, данный способ термообработки рельсов характеризуется боль.- шой технологической сложностью.Известен также способ термической обработ. ки рельсов, включающий нагрев поверхности головки рельсов ТВЧ и охлаждение вначале водовоздушной смесью, затем маслом при помощи спрейера и окончательное охлаждение водовоэдушной смесью. 2При таком способе закалки рельсов появляется перепад твердости по сечению закаленногослоя. Кроме того, требуется наличие дорогостоящего оборудования дпя оборотного цикла масла, отсоса паров, а также подогрева и заменымасла, что усложняет технологический процесс.Наиболее близким по технической сущностик заявляемому способу является способ термоеобработки рельсов, включающий соединениерельсов в непрерывную нить, упрутий изгиб,нагрев токами высокой частоты рельсов по;.всей длине, охлаждение водовоэдушной смесьюи последующий самоотпуск. Максимальнаятемпература нагрева металла головки рельса подзакалку по этой технологии составляет 980 - 15 о1020 С. Однако водовоэдупщая смесь, применяемая дпя охлаждения головки рельсов, нестабильна. В период закалки могут изменятьсятакже ее параметры, как давление воздуха,расход воды, температура воды, которые нереагируются автоматичещси. В связи с этимзакаленные рельсы некоторых партий имеютповышенные остаточные напряжения на поверх.ности катания, недостаточно однородную микроСоставитель А, СекейТехред М.Тепер Редактор Н. Аристова Корректор И.Ватрушкина Заказ 10539/8 Тираж 587 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауш:кая набд. 4/5Подписное Филиал ГНПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 837070 структуру (по зерну), неоднородную твердость по длине рельса, а это снижает конструктивную прочность рельсов.Целью изобретения является повышение конструктивной прочности закаленных рельсов.Поставленная цель достигается тем, что после поверхностного непрерывно-последовательного нагрева токами высокой частоты головку подстуживают до 900 й 10 С охлаждают со ско. ростью 70 - 120 град/с до 150 - 200 С, затем 10 производят повторный нагрев головки на глубину 8 - 9 мм до температуры ТАсэ+20 С, но не выше 800 С, и подошвы ниже ТАс 1 на 30 - 50 С,после чего охлаждают со скоростью 20 - 30 град/с ) головку до 380-450 С, а подошву до 320- 400 С.Такой способ закалки может быть осуществлен в устройстве роликового типа, в котором . рельсовая проба в процессе термообработки непрерывно - последовательно перемещается 20 между верхними и нижними роликами, расположенными в шахматном порядке.Головку рельса нагревают индукторами, расположенными между верхними и нижними роликами, до 980 С. По выходе из зоны на грева головку подстуживают до 900 С, после чего охлаждают водовоздушной смесью со скоростью 70 - 120 град/с до 180 С на структуру троостомартенсит.При дальнейшем перемещении в устройстве зо рельсовая проба поступала в зону вторичного нагрева ТВЧ, при этом нагревались головка и подошва одновременно: головка до 790 С, а подошва до 690 С, после чего горячей водой (50 - 70 С) при помощи спрейера производили охлаждение указанных элементов рельса со скоростью 25 град/с. При этом головку охлаждали до 420 С а подошву до 370 С.Предлагаемый способ термической обработки рельсов позволяет получать термообработанные рельсы с высоким уровнем прочностных и пластических свойств, обеспечивающих высокую усталостную прочность, а также с меньшим уровнем сжимающих остаточных напряжений в головке за счет одновременного охлаждения с одинаковой скоростью ее и подошвы при повторной термообработке.Термообработка рельсовых проб (с содержанием 0,75 град/с) по данному способу позволяет получать следующие результаты:твердость на поверхности катания - 388 НВ;структура закаленного слоя с поверхности и на глубину 8 - 9 мм - троостосорбит закалки;на глубине 9 - 22 мм - структура отпущенного мартенсита;предел прочности - 138 - 142 кГ/мм;предел текучести - 101 - 103 кГ/мм;относительное удлинение - 16 - 17%;относительное сужение - 51 - 54%;ударная вязкость при 20 С - 3,6 - 3,8 кГ/смпредел усталости - 58 кГ/мм;предел усталости в улучшенном состояции - 60 кГ/мм;величина действительного зерна в закаленном слое - 9 - 10 балл. Формула изобретения Способ термической обработки рельсов, включающий поверхностный непрерывно - последовательный нагрев токами высокой частоты, закалку и самоотпуск, о т л и ч а юю щ и й с я тем, что, с целью повышения конструктивной прочности, после поверхностного нагрева головку подстуживают до 900 10 С, охлаждают со скоростью 70 - 120 град/с до 150 - 200 С, затем производят повторный нагрев головки на глубину 8 - 9 мм до тем. пературы ТАсз+20 С, но не выше 800 С, и подошвы ниже ТАс 1 на 30 - 50 С, после чегоохлаждают со скоростью 20 - 30 град/с головку до 380-450 С, а подошву до 320-400 С.