Химический состав рельсовой стали

РЕЛЬСОВЫЕ СТАЛИ

В СССР рельсы тяжелых типов (Р75, Р65 и Р50 длиной 25 м) изготовляют из высокоугле­родистой стали с повышенным содержанием марганца (табл. 36.1). Такое содержание угле­рода характерно для рельсовой стали США и Канады. В других странах оно несколько ниже, например в Англии 0,50—0,60 %, в Японии 0,60—0,75 %, в ФРГ 0,40—0,60 % при повышен­ном содержании марганца (до 1,2—1,3 %). За рубежом рельсовую сталь выплавляют в мартеновских печах (США, Канада), кисло­родных конверторах (Япония, ФРГ, Англия), электропечах (ФРГ), томасовских конверторах (Франция). При выплавке рельсовой стали в конверторах качество рельсов понижается из-за повышенного содержания вредных примесей (до 0,07 % Р и 0,06 % S).

На протяжении многих лет совершенство­вание химического состава рельсовой стали шло по следующим основным направлениям:

1. Уменьшение содержания вредных приме­сей (серы, фосфора, кислорода, водорода) в рельсовой стали с целью повышения ее чисто­ты и металлургического качества.

2.Увеличение содержания в стали углеро­да для устранения в ее структуре мягкой со­ставляющей — феррита и увеличения количест­ва твердых частиц второй фазы — цементита, входящего в состав тонкопластинчатого перли­та. С повышением содержания в рельсовой ста­ли от 0,5 до 0,8 % С существенно росли ее прочность, сопротивление износу и смятию.

Таблица 36.1

Тип рельсов	ГОСТ	Марка стали	Содержание элементов, % (не более)
Горячекатаные рельсы из мартеновской стали
Р75, Р65 Р50	ГОСТ 24182-80 ГОСТ 24182-80	М76 М74	0,71¾0,82 0,69¾0,80	0,75¾1,05 0,75¾1,05	0,18¾0,40 0,18¾0,40	0,035* 0,035*	0,045* 0,045*	0,15 0,15
Горячекатаные рельсы из бессемеровской стали
Р50	ГОСТ 16852-71	НБ67	0,58¾0,75	0,60¾1,0	0,15¾0,30	0,070	0,060	¾
* В рельсах производства «Азовсталь» допускается содержание £ 0,040% Р и £ 0,050% S

3.Легирование рельсовой стали, т. е. по­вышение содержания в ней более 1,0 % Мп, более 0,4 % Si и введение в ее состав таких элементов, как Сr, Ni, Mo, V, Nb, Ti и др. Сю­да же относятся попытки повысить комплекс свойств рельсовой стали за счет модифициро­вания и микролегирования, сводящегося к до­бавлению в нее небольшого количества таких элементов, как Mg, В, Се и редкоземельных элементов.

Содержание углерода в настоящее время доведено в рельсовой стали до эвтектоидного, при превышении которого образуется структур­но свободный цементит. Одно из перспектив­ных направлений модифицирования, рельсовой стали ставит своей задачей повышение верхней допустимой границы содержания угле­рода в рельсовой стали до 0,85—0,87 % без выделения структурно свободного цементита.

Лучшие варианты нетермообработанных рельсов из низколегированной стали позволили повысить их эксплуатационную стойкость на отечественных железных дорогах не более чем на 25 %.

В горячекатаном состоянии (температура конца прокатки 1000—1050°С) величина зерна в рельсовой стали соответствует 2—3 баллу по ГОСТ 5639—65, после закалки (температура нагрева 830—850 °С) она соответствует 7—8 баллу. Структура рельсовой стали в горяче­катаном состоянии представляет собой сорби-тообразный мелкопластинчатый перлит, иногда с отдельными тонкими выделениями феррита. Прокаливаемость рельсовой стали невелика: при определении ее методом торцовой закалки (ГОСТ 5657—69) она составляет 4—6 мм.

В СССР рельсовую сталь в основном вы­плавляют в большегрузных мартеновских пе­чах емкостью 380—450 т на Кузнецком метал­лургическом комбинате (КМК), Нижнетагиль­ском металлургическом комбинате (НТМК) и заводе «Азовсталь». Частично ее выплавляют в бессемеровских конверторах на Днепровском металлургическом заводе им. Дзержинского (ДМЗ). Схема технологического процесса про­изводства рельсов на четырех отечественных рельсопрокатных заводах представлена на рис. 36.3. Из нее видно, что при производстве же­лезнодорожных рельсов применяют три вида термической обработки [9]: противофлокенную термическую обработку; термическое упрочне­ние концов; термическое упрочнение по всей длине.

Дата добавления: 2015-06-27