Способ термической обработки рельсов

(51)4 С 21 О 9/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Украинский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 621,785,79(088.8)(56), Авторское свидетельство СССР В 485160, кл. С 21 В 9/04, 09.04.73.Авторское свидетельство СССР Вф 469758, кл С 21 0 1/60, 31.08.71.Лемпицкий В.В., Казарновский Д.С. Производство и термическая обработка железнодорожных рельсов- М. Металлургия, 1972, с. 172-187. 801 74487(54)(57) 1, СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЛЬСОВ включающий объемную аустенизацию, прерывистое охлаждение поверхности головки движущегося рельса и самоотпуск, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения сопротивляемости образованию поверхностных дефектов на рельсах в эксплуатации за счет получения по сечению головки однородной структуры сорбита закалки, поверхность головки рельса охлаждают водным раствором полимера до 450 - 300 С,О а затем - водой до 200-150 С.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве полимера применяют полиакриламид с концентрацией 0,1-0,5 мас.Х.11744Изобретение относится к металлургической промьшц 1 енности и может бытьиспользовано для упрочняющей термической обработки железнодорожных рельсов, 5Цель изобретения - увеличениесопротивляемости образованию поверхностных дефектов на рельсах в эксплуатации за счет получения по сечению головки однородной структуры 10сорбита закалки.Охлаждение головки рельса в водном растворе полиакриламида до температуры поверхности 450-300 С поэвофляет обеспечить в поверхностных слоях металла рельсов (0,69 -0,827 С,0,75-,05 Мп, 0,28-0,407 Б,остальное железо и примеси) структуру сорбита закалки с твердостьюНВ 350-388. Дальнейшее охлаждение 20Оголовки рельса до 200-150 С, осуществляемое водой, обеспечивает, благодаря более высокой охлаждающейспособности воды, требуемую глубинутермически упрочненного слоя - до 25120-25 мм.Предлагаемый способ может бытьосуществлен, например, в рельсозакалочном агрегате роликового типа,.ельс, нагретый в печи до темпе- З 0ратуры аустенизации, в положении головкой вниз подают в систему роликовых клетей, где головку рельса подвергают поверхностной закалкес помощью спрейеров, расположенных между роликами, В первые 5-10спрейеров подают водный раствор полиакриламида с концентрацией 0,1-0,57,а в последующие - воду.Указанный диапазон концентрации 40полиакриламида обусловлен необходи.мостью получения требуемой структурыи твердости по сечению головки рельса. При концентрации полиакриламидаменее 0,17. в поверхностных слоях металла головки рельса появляется неблагоприятная структура игольчатоготипа - троостит, мартенсит (таблица)Повышение концентрации полиакриламидаболее 0,5% не позволяет получить тре.50буемый уровень твердости металла головки рельса, Кроме того, растворс концентрацией полиакриламида более0,57 обладает высокой вязкостью и егоиспользование технологически сложно 55и нецелесообразно.Система подачи водного раствораполимера (полиакриламида) должна 87 2быть замкнутой (оборотного цикла) с целью исключения излишнего расхода полиакриламида и сохранения его концентрации в предлагаемых пределахв течение длительного времени,Опробование предлагаемого способа произведено на полнопрофильных образцах, отобранных от одного рельса с содержанием углерода в стали 0,76% и марганца 0,937. После нагрева подзакалку до 850 С головку рельсаоохлаждают с помощью спрейера воднымраствором полиакриламида (образецперемещают возвратно-поступательно)в течении 20 с, а затем - в циркулирующей воде, после чего осуществляютсамоотпуск, Общее время активного охлаждения головки составляет 40-42 с, что примерно соответствует временизакалки по известному способу,Как следует из таблицы, охлаждение 0,1-0,57.-ным водным растворомполиакриламида обеспечивает получение однородной структурысорбита закалки в головке рельса до глубины 15 мм и твердости в заданных стандартом пределах (НВ 33 1-388), При меньшей концентрации полиакриламида (0,057) охлаждающая способность водного раствора приближается к воде и в поверхностных слоях головки рельса появляется нежелательная структура троостита и мартенсита, которая при самоотпуске разупрочняется в большей степени, чем сорбит закалки. При концентрации полиакриламида более 0,5% не обеспечивается требуемая твердость в поверхностных слоях головки рельса, кроме того, ввиду повышенной вязкости водного раствора полиакриламида с концентрацией более 0,5% применение его, как показывает опробование, технологически нецелесообразно. Охлаждение головки рельса водным раствором полиакриламида от 850 Со до 450-300 С в течение 10-20 с обесопечивает в интервале структурных превращений рельсовой стали (600- 450 С) скорость охлаждения, необхоОдимую для получения в поверхностных слоях металла оптимальной для рельсов структуры сорбита закалки. Охлаждение поверхности в течение этого времени ниже 300 С приводит к появлению участков нежелательных структур промежуточного превращения74487 1 Концентрацияполимера, 7. Структура металла головкирельса на глубине, мм Твердость головки рельсана глубине (НВ), мм Г Т 1 5 15 . 1 5 15 0 (вода)О,05 352 363 363 МТБ 363352 352 363 352 388 0,1 375 363 341 0,2 352 331 363 0,3 352 341 331 341 331 331 ПС 302 302 П 321 ПС 0,6 П р и м е ч а н и е, М - отпущенный мартенсит, Т - троостит, Б - бейнит, С - сорбит закалки, П - перлит,Составитель В.РусаненкоРедактор Н.Бобкова Техред З.Палий Корректор Л.Бескид Заказ 5143/28 Тираж 553 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная, 4 3 11 (троостита, бейнита), а вьппе 450 С - к недостаточной твердости,Охлаждение головки рельса водой после охлаждения водным раствором полиакриламида обеспечивает повышенный по сравнению с водным раствором полиакриламида отбор тепла и повышенную скорость охлаждения глубинных слоев металла, благодаря чему достигается требуемый уровень твердости и тип структуры (сорбит закалки) в средней части головки, При температуре поверхности 200-150 С достигаетося достаточно высокий градиент температур между поверхностью н средней частью головки, что позволяет реализовать отбор тепла необходимои интенсивности, Охлаждение ниже 150 С недопустимо, так как может привести к образованию трещин в рельсе. Полиакриламид имеет отрицательныйкоэффициент растворимости в воде, т,е, с повышением температуры воды его растворимость ужньшается, и при 5 70-80 С он выделяется из раствора.0При погружении нагретого рельса в водный раствор полиакриламида на поверхности его образуется пленка полимера, замедляющая теплообмен между деталью и средой. Температуру водного раствора полиакриламида целесообразно поддерживать в пределах 20-35 С.Применение предлагаемого способа15 позволяет улучшить однородностьструктуры и твердости по сечению головки термоупрочненных рельсов и, как следствие, повысить их сопротивляемость образованию дефектов 20 при эксплуатации.