Способ обработки цельнокатаных колес

б"-ф 5 1 а нФатентноткческаяА Н 3. ОП ИсИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскниСоциалистическихреспублик ри 72 ОО 34 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кд. с присоединением заявки,% С 21 0 9/34 аооудирствеияый комитет СССР ио лолам изобретеиий и открытийОпубликовано 08.03, 80. Бюллетень М 9 Дата опубликования описания 10.03,80 И. Г. Узлов, В. А. Паршин, О. А. Ганаго, Б, Ф, Антипов,М. С. Валетов, Г. А. Блажнов, В. К. Бабич, О. Н. Перков,В, Н. Третьяков, М, В. Кузьмичев, Н. И. Данченко,В. А. Пирогов, М. И. Староселецкийи В. И, УзловИнститут черной металлургии и Нижнетагильскийметаллургический комбинат(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ЦЕЛЬНОКАТАНЫХ КОЛЕС Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке цельнокатаных железнодорожных колес.Цельнокатаное железнодорожное колесо работает в сложных условиях, которые определяются высокими напряжениями в контакте колесо-рельс, ударными нагрузкал 1 и, возникающими при прохождении колесом стыков рельсов, при входе в контр- рельс, в стрелочных переводах, а также в условиях различных температур ( ото+40 до -60 С), В этих условиях надежная работоспособность колеса определяется комплексом механических свойств, уровнем ударной вязкости и сопротивлением хрупкому разрушению, особенно при5 отрицательных температурах.Известен способ обработки цельнокатаных железнодорожных колес после прокатки, включающий противофлокенную об-.26 работку, термическое уирочнение обода и отпуск всего изделия ЫПротивофлокенную обработку колес осуществляют путем их выдержки при 2о600-650 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 хил 1 ического состава стали и типоразмеров процесс термического упрочнения обода колеса длится 80- 220 с. По завершению упрочнеция обода осушествляют отпуск всего колеса,Недостаток способа - в тол 1, 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 телпература конца горячей пластической дерорл 1 ацип (прокатки) различных элементов составоляет 980-1050 С, Длительное пребывание колеса при этих температурах пе - ред противофлокенной обработкой обеспе720034 чивает полное протекание процессов рекристаллизации деформированного аустенита, обусловливающее образованию встали, крупного (0-2 баллов), Ндцзев доо820-880 С под термическое упрочнениеприводит к измельчению зерна аустенитав элементах колеса за счет перекриствллизвции,При закалке обода колеса диск колесаохлаждается на воздухе (охлаждающая 10жидкость подается только на обод)Структура диска колеса в результатетакого охлаждения представляет собойгрубодисперсный пластинчатый перлит иизбыточный феррит, расположенный по 5границам перлитных зерен (колеса изготавливаются из стали с содержанием углерода 0,52-0,63%). Такая структураобусловливает сравнительно низкие значения характеристик пластичности, ударной 20вязкости и высокую температуру хрупкого разрушения материала дискаИзвестен также способ обработки цельнокатаных колес, в котором ойи послепрокатки и противофлохенной обработкизакалке (термическому упрочнению под -вергвются не только обод, но и диск) 21,Дифференцированное упрочнение отдельных элементов колеса повышаетсвойства холеса как конструкции в целом, "Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяетснизить температуру хрупкого разрушения материала диска при одновременномповышении 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 5-1.5% в межкритическом интервале тем - ператур.После закалки обода колеса темпева 45 тура его диска составляет 725-780 С.Деформация при этих температурах приводит к частичной сфероидизации пластин цементита в перлите и изменению квк формы избыточного феррита, так и его субструктуры. Вместо избыточного феррита в виде замкнутой сетки по границам перлитных зерен имеет место структурно свободный феррит, разветвленный, переходящий в феррит перлита, Увелич:ивается объемная доля избыточного феррита за счет образования обособленных ферритных областей на базе феррит перлита.В результате образуется более однород 4ная структура, состоящы из частично сферокдизированного перлитв и избыточного феррита с большой степенью рвзветвл епюсти,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 равномерно распределены.Сущность способа заключается в следуккцем.Нагретую заготовку осаживают на прессах, осуществляют 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 осуществляется деформация диска с обжаотием 5-15% при 725-780 С, После частичного остывания колеса его подвергают отпуску. Температурный интервал дефор-мацки обусловлен необходимостью получения частично сфероидизироввнных 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 писка 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 минщлальное) 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%. П р и м е р. 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 620- 640 С и остывают на воздухе до 20 С, затем обрабатываются на колесообрабатывахнцих станках для получения требуе,мых геометрических размеров, Далее5 72003о., следует нагрев колеся до 840 С и закалка обода в течение 110 с. После цего ведут деформацию диска колеса при 745 оС с обжатием 8%, Деформацию ведут в штамке с приложением по верхнему пуансону ударной нагрузки грузом массой 1 т с высоты 5 м. После деюрмации диска колеса отпускаются по действуюшей техно,0 15,0 41,0-60 Составитель А. СекейРедактор Н. Шнльникова ТехредА.Шепанская Корректор Я. Веселовская Заказ 285/11 Тираж 608 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, предлагаемый способ 2 о обработки колес за счет получения более однородных частично сфероидизированных структур в диске колеса обеспечивает повышение пластических характеристик, ударной вязкости и значительное снижение температуры хрупкого разрушения материа. ла диска.Формула изобретенияСпособ обработки цельнокатаных колес, включающий противофлокенную обработку, ВО закалку обода и отпуск колеса, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью.по- . вышения пластичности и снижения темпе 6ологии при 500 С в течение 2,5 ц. 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 материаладиска, после закалки обода производятпластическую деформацию диска с обжатием 5-15% в межкрнтпческом интервалетемператур.Источники информ ации,принятые во внимание при экспертизе1, Технологическая инструкция колесопрокатного цеха Нижнеднепровского труб -ного завода юл, К. ЛибкнехтаТИК 1 1-74,2, Стародубов К. ф. и др. Термическое упрочнение проката, "Металлургия,1970, с, 135-141.