Способ термической обработки рельсов Советский патент 1982 года по МПК C21D9/04 

Изобретение относится к области термической обработки рельсов и может быть использовано на металлургических заводах, производящих рельсы. Известен способ термической обработки рельсов, включающий объемную закалку в масле, отпуск при 600-650° С, последующий нагрев ТВЧ, охлаждение с определенной скоростью и повторный отпуск (или самоотпуск) при температуре -v 400° С. Существенным недостатком способа являетс наличие высоких, остаточных напряжений и неблагоприятное их распределение, «гто не позволяет существенно повысить контактно-усталостную прочность. Кроме того, данный способ термообработки рельсов характеризуется большой технологической сложностью. Известен также способ термической обработ ки рельсов, включающий нагрев поверхности головки рельсов ТВЧ и охлаждение вначале водовоздзтпной смесью, затем маслом при помощи спрейера и окончательное охлаждение водовоздушной смесью. При таком способе закалки рельсов появляется перепад твердости по сечению закаленного слоя. Кроме того, требуется наличие дорогостоящего оборудования для оборотного Е(икла масла, отсоса паров, а также подогрева и замены масла, что усложняет технологитеский процесс. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ TepMOij обработки рельсов, включающий соедииение рельсов в непрерывную нить, упругяк изгиб, нагрев токами высокой частоты рельсов пои всей длине, охлажденне водсвоздущной смесью и последующий самоотпуск. Максимальная температура нагрева металла головкн рельса под закалку по этой технологии составляет 9801020 С. Однако водовоздуишая смесь, пртмеияемая для охлаждения головки рельсов, нестабильна. В пертод закалки могут изменяться также ее параметры, как давление воздуха, расход воды, температура воды, которые не реагируются автоматичесцо. В связи с этим закаленные рельсы некоторых партий имеют повыщенные остаточные напряжения на поверхности катания, недостаточно однородную микро3837структуру (по зерну), неоднородную твердость по длине рельса, а это снижает конструктивную прочность рельсов. Целью изобретения является повышение конструктивной прочности закаленных рельсов Поставленная цель достигается тем, что после поверхностного непрерьшно-последовательного нагрева токами высокой частоты головку подстуживают до 900ilO°C, охлаждают со скоростью 70-120 град/с до 150-200С, затем производят повторный нагрев головки на глубину 8-9 мм до температуры ТАсз+20°С, но не выше 800%, и подошвы ниже TAcl на 30-50°С, после чего охлаждают со скоростью 20-30 град/с головку до 380-450° С, а подошву до 320- 400° С. Такой слособ закалки может быть осуществлен в устройстве роликового типа, в котором рельсовая проба в процессе термообработки непрерьшно-последовательно перемещается между верхними и нижними роликами, располо женными в щах|С1атном порядке. Головку рельса нагревают индукторами, расположенными между верхними и нижними роликами, до 980°С. По выходе из зоны нагрева головку подстуживают до 900° С, после чего охлаждают водовоздущной смесью со скоростью 70-120 град/с до 180°С на структуру троостомартенсит. При дальнейшем перемещении в устройстве рельсовая проба поступала в зону вторичного нагрева ТВЧ, при этом нагревались головка и подошва одновременно: головка до 790°С, а подошва до 690° С, после чего горячей водой (50-70°С) при помощи спрейера производили охлаждение указанных элементов рельса со скоростью 25 град/с. При этом головку охлаждали до 420° С, а подошву до 370° С. Предлагаемый способ термической обработки рельсов позволяет получать термообработанные рельсы с высоким уровнем прочностных и пластических свойств, обеспечивающих высокую сталостную прочность, а также с меньшим ровнем сжимающих остаточных напряжений в оловке за счет одновременного охлаждения с динаковой скоростью ее и подошвы пру повторной термообработке. Термообработка рельсовых проб (с содеранием 0,75 град/с) по данному способу поволяет получать следующие результаты: твердость на поверхности катания 88 НВ; структура закаленного слоя с поверхности на глубину 8-9 мм - троостосорбит закалки; на глубине 9-22 Мм - структура отпущеного мартенсита; предел прочности - 138-142 кГ/мм ; предел текучести - 101-103 кГ/мм ; относительное удлинение - 16-17%; относительное сужение - 51-54 ; ударная вязкость при +20°С - 3,6-3,8 кГ/см предел усталости - 58 кГ/мм ; предел усталости в улучшенном состоянии 0 кГ/мм ; величина действительного зерна в закаленом слое - 9-10 балл. Формула изобретения Способ термической обработки рельсов, ключающий поверхностный непрерьгено-последовательный нагрев токами вььсокой частоты, закалку и самоотпуск, отличаюю щ и. и с я тем, что, с целью повыщения конструктивной прочности, после поверхностного нагрева головку подстуживают до 900i 10° С, охлаждают со скоростью 70-120 град/с до 150-200°С, затем производят повторный нагрев головки на глубину 8-9 мм до температуры ТАсз+20°С, но не выше 800° С, и подошвы ниже TAcl на 30-50°С, после чего. . охлаждают со скоростью 20-30 град/с головку до 380-450°С, а подошву до 320-400° С.