Министерство образования и науки, молодежи и спорта Украины
Запорожский технический национальный университет
Кафедра: ОТЗВ
РЕФЕРАТ
На тему: «Исследование рельсовых сталей »
Выполнил ст. гр. ИФ -410 С.И. Переверза
Проверил д.т.н. проф. Н.Н. Брыков
2013
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ…………………………………………………………..4
1.1 Рельсовая сталь. Химический состав……………………………………5
Технология изготовления рельсов……………………………………….8
1.3 Термоупрочнение стали………………………………………………..…9
КАТАЛОГ ТИПОВ РЕЛЬС И ХАРАКТЕРИСТИК……………………..…11
3 СРАВНЕНИЕ РЕЛЬСОВЫХ СТАЛЕЙ РАЗНЫХ СТРАН ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ…………………………………………………………....17
4 РАЗРАБОТКИ УЛУЧШЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЛЬСОВ……27
4.1Разработка химического состава и технологии термической обработки железнодорожных рельсов из стали бейнитного класса….27
4.2 Cтали для изготовления остряковых рельсов……………………….30
4.3 Рельсовая сталь с превосходным сочетанием характеристик износостойкости и усталостной прочности (bg)………………………..34
4.4 Повышение качества рельсов на основе применения малоокислительных и малообезуглероживающих технологий нагрева непрерывнолитых заготовок……………………………………………..46
4.5 Металлосберегающей технологии нагрева непрерывнолитых
заготовок рельсовой стали в методических печах………………….….49
Выводы
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время проблема повышения работоспособности рельсов, несмотря на достигнутые положительные результаты в обеспечении качества рельсовой стали, стоит как никогда остро не только в России, но и за рубежом. В современных условиях эксплуатации железных дорог при движении тяжелого транспорта нагрузки от оси могут достигать 35 т, а скорости передвижения скоростных поездов до 250 км/ч. Анализ выхода из строя рельсов при службе в пути показывает его высокий уровень по дефектам контактно-усталостного происхождения, смятию, износу, термомеханическим повреждениям.
Эксплуатационная стойкость железнодорожных рельсов во многом определяется состоянием структуры и механических свойств рельсовой стали. В процессе эксплуатации в поверхностных слоях головки рельса возникают значительные деформации и температуры, влекущие за собой изменения структуры и свойств металла, снижающие контактную прочность и износостойкость рельсов.
В связи с этим ведущая роль отводится исследованиям в создании новых, более совершенных и прогрессивных сталей, способных обеспечить длительную прочность рельсов в столь сложных условиях эксплуатации.
1 Общие сведения
К рельсам предъявляются следующие требования:
должны быть гладкими, чтобы сопротивление движению поезда было минимальным
в то же время они должны бать шероховатыми, чтобы поезд мог тронуться с места или повысить силу тяги;
твёрдыми, (износостойкими) чтобы сопротивляться износу и в то же время достаточно вязкими (нехрупкими), так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку.
жесткими, чтобы сопротивляться изгибу под колесами
упругими чтобы динамическое воздействие на нижележащие элементы было минимальным
долговечными;
технологичными;
иметь большой срок службы.
Классификация рельсов
Согласно ГОСТ Р 51685-2000 (введен 01.07.2001) рельсы классифицируются следующим образом:
По типам:
Р50 (средний вес одного погонного метра рельса-51,80 кг)
Р65 (64,88 кг)
Р65К (для наружных нитей кривых участков пути 64,67кг)
Р75 (74,60 кг)
По категории качества:
В- рельсы термоупроченные высшего качества (соответствуют мировым стандартам);
Т1,Т2 – рельсы термоупроченные; Рельсы Т1 соответствуют по прежней градации рельсам 1группы, 1 сорта, 1 класса;
Т2 – рельсам 2 группы, 2 сорта, 2 класса;
Н – рельсы нетермоупроченные (для стрелочных переводов);
Рельсы I группы должны быть изготовлены из спокойной мартеновской стали, раскисленной в ковше комплексными раскислителями без применения алюминия или других раскислителей, образующих в стали вредные строчечные неметаллические включения. Рельсы II группы должны быть изготовлены из спокойной мартеновской стали, раскисленной алюминием или марганец-алюминиевым сплавом. Сорт рельса назначается в зависимости от точности геометрических очертаний рельса, его химического состава и физико-механических свойств стали. Рельсы первого класса полностью отвечают требованиям стандарта на закалку. Рельсы второго класса имеют отступления от требований на закалку, но по своим параметрам превосходят незакаленные рельсы[5].
Рельсовая сталь. Химический состав
Сталь для их изготовления применяют трех видов:
Мартеновскую;
Конверторную;
Электросталь.
До 1983 года была бессемеровская сталь
В состав рельсовой стали, кроме железа, входят:
углерод (0,71...0,82%),
марганец (0,75...1,05%),
кремний (0,18...0,4%),
фосфор (не более 0,045%)
медь (очень мало)
Углерод придает высокую твердость рельсовой стали. Повышение содержания углерода в мартеновской стали увеличивает её износостойкость. Верхние пределы содержания углерода установлены во избежание увеличения хрупкости стали и возникновения поверхностных дефектов, раковин, плен и т.п. Рельсы из стали с содержанием углерода выше среднего относятся к твёрдым. Рельсы из стали, содержание углерода в которых равно или ниже среднего значения, относятся к нормальным. Марганец также повышает твёрдость и износостойкость стали, увеличивая одновременно и её вязкость.
Кремний в указанных ограниченных количествах увеличивает твёрдость металла. Фосфор и сера — примеси вредные: при большом содержании фосфора рельсы становятся хрупкими при низких температурах, при большом содержании серы появляются трещины при прокате рельсов (красноломкость). Небольшая примесь меди несколько повышает коррозионную стойкость стали (таб.1.1).
Таблица 1.1 Обозначение марки стали
1. В марках стали буквы М,К,Э – обозначают способ выплавки стали, цифры – среднюю массовую долю углерода. Буквы Ф,С,Х,Т- легирование стали ванадием кремнием хромом и титаном соответственно.
2. Допускается массовая доля остаточных элементов – хрома (В рельсах категории Т1,Т2,Н), никеля и меди не более 0,15% каждого, при суммарной массовой доле не более 0,40%
3. Химический состав для рельсов Р65К должен соответствовать указанному, за исключением массовой доли углерода, которая должна быть 0,83-0,87%. При этом цифры в марке стали заменяют на 85.
Например:
Рельс Р65 –Т1- М76Т - 25 -3/2 ГОСТ Р 51685 -2000
Тип Р65;
Категория Т;
М- мартеновский способ выплавки;
76 – содержание углерода (в сотых долях процента);
Т – легирование титаном
25 –длина, м 3/2- по три болтовых отверстия с двух концов;
Гост
Легирование может быть:
Т- Титаном;
Ф – Ванадием;
С- кремнием;
Х – хромом;