Способ закалки рельсов из углеродистых сталей Советский патент 1991 года по МПК C21D9/04 

Изобретение относится к металлургии, в частности к термической обработке рельсов из углеродистых сталей.

Цель изобретения - повышение стойкости рельсов.

Пример. Закалке подвергают рельсы из углеродистой стали. Рельсы нагревают до 840-860°С и подают в закалочную ванну с маслом. Через 5-15 с после погружения головки в масло, т.е. с момента появления в ней ферромагнитной фазы, соответствующей началу диффузионного превращения аустенита (температура Ап) в зоне размещения головки создают кавитационную область. Кавитацию прекращают через 30-90 с после начала охлаждения или после прекращения увеличения электромагнитных свойств головки (температура Агз). Охлаждение рельса заканчивают через 2-6 мин после начала закалки и производят отпуск. Кавитацию создают высокочастотными маг- нитострикционными преобразователями

ПМС - 2,5-18. которые устанавливают в закалочной ванне на всю длину рельса. Высокочастотное напряжение подается на магнитострикционные преобразователи от ультразвуковых генераторов УЗГ-2-4М. Для закалки рельсов длиной 25 м используют 80 преобразователей и 40 генераторов.

Шейка и подошва охлаждаются без кавитации с достаточно высокой скоростью. Возбуждение кавитации около поверхности шейки и подошвы ухудшает их микроструктуру и увеличивает внутренние напряжения В известном способе кавитацию создают в течение всей длительности закалочного охлаждения, в предлагаемом решении только в период диффузионного превращения аустенита, т.е. кавитацию создают в момент начала фазового превращения, а прекращают после окончания фазового превращения во всем обьеме головки.

Если создавать кавитацию в момент погружения головки в масло, то возможно обЁ

Оч

с

00

N

го

VI

разованис мартенсита и верхнего бейнита на выкружках головки, которые охлаждаются без воздействия кавитации с высокой скоростью. Вследствие этого твердость выкружки возрастает до 420-500 НВ, снизится их контактная выносливость.

Если создавать кавитацию после развития превращения на значительной глубине от поверхности, то снижение температуры фазового превращения в центральных объемах будет несущественным, дисперсность сорбита и его свойства практически не изменятся. Поэтому необходимо создавать кавитацию в зоне расположения головки в момент начала диффузионного превращения. В этом случае в поверхностном слое грловки, в том числе на выкружках, сформируется оптимальная микроструктура - сорбит закалки с высокой и однородной дисперсностью и таердостью. Воздействие кавитации ускорит теплоотвод от поверхности и увеличит степень переохлаждения аустенита перед распадом в объеме головки. Это позволит получить более дисперсный сорбит по сравнению с обычным охлаждением в масле, уменьшит снижение твердости от поверхности катания к центру. Кавитацию следует создавать в течение диффузионного распада аустенита во всем обьеме головки. Если кавитацию прекратить до окончания распада в значительной части обьема. то степень переохлаждения аустенита уменьшится, следовательно, результаты по улучшению структуры и свойств будут ниже возможного. Осуществление ка- оитации после завершения распада аустенита нежелательно, т.е. ускоренное охлаждение повысит остаточные напряжения. Создание и прекращение кавитации согласовывают с изменением электромагнитных характеристик стали. Начало превращения определяют по увеличению магнитной индукции на выкружках головки, а конец - по прекращению увеличения электромагнитных характеристик головки.

Результаты обработки рельсов по предлагаемому и известному способам приведены в табл.1 и 2. В табл.1 твердость головки рельса дана после закалки в масле с созданием кавитации в процессе охлаждения

(окончание кавитации через 60 с после погружения головки в масло) и отпуска при 460°С в течение 2 ч.

В табл.2 твердость головки рельса дана после закалки в масле с возбуждением кавитации в процессе охлаждения (длительность охлаждения до начала кавитации 10 с) и отпуска при 460°С в течение 2 ч. Из приведенных данных следует, что после обработки по предлагаемому способу

существенно повышается твердость поверхности катания и на глубине 16 мм от поверхности катания рельса. Повышается эксплуатационная стойкость рельсов и увеличивается критический тоннаж грузов, который выдерживают рельсы, на 10-15%.

Формула изобретения

1. Способ закалки рельсов из углероди- стых сталей, включающий объемный нагрев до температуры аустенитизации и охлаждение в масле с созданием в зоне расположения головки рельса кавитации, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости рельсов, кавитацию создают в период диффузионного превращения переохлажденного аустенита

2 Способ по п.1,отличающийся тем. что кавитацию создают через 5-15 с. а заканчивают через 30-90 с после погружения головки рельса в масло.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к термической обработке рельсов из углеродистой стали. С целью повышения стойкости рельсов по предлагаемому способу осуществляют нагрев до температуры аустенитизации и охлаждение в масле с созданием в зоне расположения головки рельса кавитации в период диффузионного превращения переохлажденного аустенита. Способ позволяет повысить эксплуатационную стойкость рельсов и увеличить критический тоннаж грузов, который выдерживают рельсы. 1 з.п., 2 табл.

Таблица 1

45

Таблица 2