Поверхностная закалка железнодорожных рельсов с индукционного нагрева.

Закаливают рельсы в упругоизогнутом состоянии непрерывно-последовательным методом в специализированном агрегате. Рельсы предварительно изгибают головкой наружу в секциях предварительного изгиба и головка проходит в закалочной секции под индукторами, подвешенными на подвесках. Нагрев 120…130сек. до 980…1020⁰С, глубина прогрева (>750⁰С) – 20…25 мм, подстуживание на воздухе до 880…900⁰С, охлаждение в течение 70…75 сек водо-воздушной смесью до температуры 350…400⁰С, самоотпуск 70 сек до 430…480⁰С, окончательное охлаждение водой. Сочетание изгиба с термообработкой позволяет получить почти прямые рельсы с минимальным короблением 25 мм на 25 м. Необходимость правки отпадает. Отпуск отдельный не требуется. Микроструктура: с поверхности сорбит закалки, затем переход в крупные колонии пластинчатого перлита, характерного для нетермообработанных рельсов. НВ поверхности 352-375.

Достоинство: наличие на поверхности головки рельса сжимающих остаточных напряжений, повышающих контактно-усталостную прочность рельсов.

Поверхностная закалка железнодорожных рельсов с объемного печного нагрева

Поверхностной закалке с объемного печного нагрева подвергают рельсы, не прошедшие фрезерования торцев, что делают после этой термообработки для получения точного размера, т.к. при термообработке рельсы удлиняются.

Нагрев также, как при объемной закалке, затем рельсы подают головкой вниз в закалочную машину, состоящую из 22 роликовых клетей между которыми установлены спрейеры, через которые снизу на головку подается теплая вода 35…50⁰С.

Под головкой рельса образуется сплошная водяная ванна глубиной 35…50мм, шириной 100мм, головка в ней омывается с трех сторон водой. За счет трехстороннего коробления концы рельса опускаются в воду на 10…12мм ниже, чем остальная часть рельса, и твердость на концах рельсов выше, чем по всей длине.

Подошва, шейка и нижняя часть головки охлаждаются на воздухе, т.е. проходят нормализацию, затем самоотпуск до 450…500⁰С. Рельс изгибается выпуклостью на головку, поэтому подвергают изгибу в гибочной машине в обратную сторону с выдержкой здесь 6-10с, затем в холодильник до полного остывания, затем правка в правильной машине.

Микроструктура: на глубине до 3 – 5мм – сорбит отпуска, далее вглубь - тонкий слой бейнита, сорбит закалки, дисперсность которого плавно понижается. Шейка и подошва – мелкодисперсный тонкопластинчатый перлит и феррит.

Провалы твердости (связанные со структурой бейнита) уменьшают контактно-усталостную выносливость рельсов (трещины при эксплуатации).

Контроль термообработки в основном ведется по распределению твердости, замеренной на поперечном шлифе рельса, а также механических свойств: при растяжении (_в, _т,,), износостойкость, КСU из образцов, вырезанных вблизи поверхности головки рельса. На поверхности катания твердость должна быть НВ 331-388; глубина с твердостью НВ300 должна составлять 10-16мм. Микроструктура должна быть: однородный сорбит закалки. Удар при –60^оС бабой 1000кг с высоты 3м (для Р50) и 4,2м (для Р65), на рельсах не должно быть разрушений.