Упрочненных рельсов

Структура, свойства и эксплуатационная стойкость термически

Свойства термоупрочненных рельсов в первую очередь определяются их структурой. У рель­сов, объемно закаленных в масле и поверхност­но закаленных водовоздушной смесью с нагре­та ТВЧ, микроструктура вблизи поверхности катания головки представляет собой однород­ный мелкодисперсный сорбит закалки с плас­тинчатой формой карбидной фазы. По мере удаления от поверхности катания дисперсность сорбита закалки постепенно уменьшается. У объемно закаленных рельсов такая струк­тура характерна для всего поперечного сечения рельса, а у поверхностно закаленных с на­грева ТВЧ рельсов она переходит в крупные колонии пластинчатого перлита, характерного для нетермообработанных рельсов. У рельсов, поверхностно закаленных водой с объемного печного нагрева, на глубине до 3—5 мм струк­тура представлена сорбитом отпуска, а затем после тонкого слоя бейнита переходит в сор­бит закалки, дисперсность которого плавно по­нижается. Шейка и подошва этих рельсов име­ют структуру мелкопластинчатого перлита и феррита.

Решающее значение для предотвращения контактно-усталостных разрушений имеет рас­пределение твердости по сечению головки рель­са. Характер распределения твердости по глу­бине в рельсах, закаливаемых на разных за­водах, приведен на рис. 36.12.

Рис. 36.12. Распределение твердости по глубине го­ловки рельсов, подвергнутых

объемной закалке в масле и отпуску (7), поверхностной закалке водо­воздушной смесью

с нагрева ТВЧ (2) и поверхност­но закалке водой с печного нагрева (3)

Травление микрошлифов, вырезанных из го­ловки объемно закаленных рельсов, выявляет равномерное потемнение полированной поверх­ности. Зоны различной окраски и провалы на кривых распределения твердости по глубине, связанные с неоднородностью структуры, в объ­емно закаленных рельсах отсутствуют.

В макроструктуре закаленного слоя рельсов, подвергнутых поверхностной закалке водой с объемного нагрева, как правило, выявляются светлые полосы, расположенные в подповерх­ностной зоне и имеющие различную конфигу­рацию. Измерение твердости HV показывает, что на глубине 3—8 мм имеется провал, состав­ляющий от 15 до 30. Области с пониженной твердостью совпадают со светлыми полосами, выявляемыми при травлении. Природа обра­зования таких неоднородностей структуры в поверхностно закаленных водой рельсах свя­зана с получением в этой зоне структуры верх­него бейнита, обладающего повышенной способ­ностью к разупрочнению при отпуске. Надо от­метить, что структура верхнего бейнита не мо­жет считаться благоприятной с точки зрения получения высокого комплекса механических свойств.

У части рельсов, подвергнутых поверхност­ной закалке водовоздушной смесью с нагрева ТВЧ, также выявляется спад твердости на глубине 3—8 мм от поверхности.

Его образование связано с недостаточной стабильностью процесса нагрева и особенно охлаждения при закалке.

Твердость является единственной характе­ристикой механических свойств, которая может быть определена в массовом масштабе в про­изводственных условиях без разрушениярель­са. Поскольку при определенной (заданной)микроструктуре между твердостью и выносли­востью при контактном нагружеиии можно установить эмпирическую корреляционную связь, определение твердости рельсов является достаточно обоснованным методом оценки их работоспособности. По этой же причине весь­ма важна также равномерность твердости по длине и плавное изменение ее по глубине го­ловки рельса.

Градация рельсов по твердости на поверхно­сти катания приведена в табл. 36.2.

Таблица 56.2

Дата добавления: 2015-06-27