Рельсовая подкладка Советский патент 1993 года по МПК C21D9/04 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно рельсовым подкладкам, применяемым в верхнем строении железнодорожного пути.

Целью изобретения является повышение циклической долговечности рельсовых подкладок для обеспечения их гарантированной работоспособности в верхнем строении железнодорожного пути в условиях грузонапряженного скоростного движения.

Поставленная цель достигается тем, что рельсовые подкладки из низкоуглеродистых сталей подвергаются объемно-поверхностной закалке, обеспечивающей упрочнение поверхностного слоя на структуру малоуглеродистого мартенсита, с одновременным получением в сердцевине структуры квази- эвтектоидэ при превышении твердости поверхностного слоя над твердостью сердцевины не менее чем на HV 120.

Известны пути увеличения прочности и циклической долговечности низкоуглеродистой и низколегированной стали путем термической и термомеханической обработок с получением высокого уровня механических свойств с равномерным распределением свойств по сечению упрочняемого изделия. Однако равномерное распределение свойств по сечению изделия не обеспечивает требуемого уровня циклической долговечности подкладок в условиях циклического нагружения при осевой нагрузке 25.т на ось.

Известно упрочнение рельсовых подкладок с применением прокатного нагрева с самоотпуском. Температура окончания прокатки полос в чистовой клети составляла 1050-1100°С, а температура перед закалкой с прокатного нагрева - 1010-1065°С. В результате упрочнения подкладочной полосы с прокатного нагрева при проведении испытаний установлено, что при трехточечном изгибе и асимметрии нагружения Р 0,2 предел выносливости на 15% выше, чем у подкладок из горячекатаного металла.

ел С

00

о

к

ю ю

00

Увеличение циклической долговечности на 15% не обеспечивает требуемых эксплуатационных свойств при увеличивающихся осевых нагрузках. Кроме этого реализация этого способа требует строительства нового прокатного стана, а увеличение механических свойств полосы для рельсовых подкладок приведет к увеличению расхода инструмента на механическую обработку подкладок (рубка полосы, прошивка отверстий, фрезерование пазов).

Сущность предполагаемого изобретения заключается в упрочнении поверхностного слоя на наиболее твердую и прочную структуру малоуглеродистого мартенсита без участков феррита при упрочнении сердцевины на структуру квазиэвтектоиды с твердостью по меньшей мере на HV 120 ниже твердости поверхностного слоя. Такое сочетание обеспечивает максимальную прочность подкладок при создании в поверхностном слое остаточных сжимающих на пряжений, повышающих циклическую долговечность деталей.

Для проверки предлагаемого технического решения рельсовые подкладки производства Салдинского металлургического завода из стали СтЗ подвергнуты объемно- поверхностной закалке при индукционном нагреве до температуры 950°С с охлаждением быстродвижущимся потоком воды под давлением 0,4-0,5 МПа.

Структура поверхностного закаленного слоя представляет собой малоуглеродистый мартенсит с твердостью HV 390-400, структура сердцевины - квазиэвтектоид, полученный в результате распада переохлажденного аус- тенита в условиях непрерывного охлажде0

5

0

5

0

5

ния, с твердостью HV 220-230. Измерение остаточных напряжений показало наличие в поверхностном слое сжимающих напряжений 350-400 МПа. Результаты механических испытаний приведенные в прилагаемом акте, показали наибольшее повышение статической прочности и циклической долговечности подкладок, изготовленных в соответствии с предполагаемым изобретением (см. акт испытаний, вариант 3). При другой структуре по сечению подкладок в перепаде твердости за пределами указанного в предлагаемом изобретении значения статическая прочность и циклическая долговечность деталей значительно ниже (варианты 1 и 2).

Использование рельсовых подкладок в соответствии с предлагаемым изобретением значительно сократить расход подкладок, снизить стоимость работ по ремонту рельсового пути, повысить безопасность движения на железнодорожном транспорте и обеспечит экономический эффект 286,2 рубля на км пути (см. Расчет технико-экономической эффективности применения металлических подкладок КБ, упрочненных объемно-поверхностной закалкой).

Формула изобретения Рельсовая подкладка из низкоуглеродистой стали, отличающаяся тем, что, с целью повышения циклической долговечности, она имеет в поверхностном слое структуру малоуглеродистого мартенсита, а в сердцевине - структуру кваэиэвтектоида, при этом перепад твердости между поверхностью и сердцевиной составляет не менее HV 120.

Использование: изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к рельсовым подкладкам, применяемым в верхнем строении железнодорожного пути. Сущность: подкладку из Ст подвергают объемно-поверхностной закалке при индукционном нагреве до 950°С и с охлаждением быстродвижущимся потоком воды под давлением 0,4-0,5 МПа. Поверхностный слой имеет структуру из малоуглеродистого мартенсита, а в сердечнике - структуру квазиэв- тектоида, при этом перепад твердости между поверхностью и сердцевиной составляет не менее HV 120.