Рельс, способ его изготовления и способ регулирования его охлаждения

 

Изобретение относится к противоизносному, высокопрочному, стойкому к разрушению рельсу, используемому для кривых с мапым радиусом и высокой нагрузкой на ось. Сущность изобретения: высокопрочный, стойкий к разрушению рельс состоит из 0.60 - 0.85 мас.% С, 0,1 - 1,0 мас.% Si, 0,5 - 1,5 мас% Мп, не более 0,035 вес% Р, не более 0,040 мас% S и не более 0.05 мас.% AI, остальное Fe и неизбежные примеси. Рельс содержит угловые и боковые участки головки с твердостью по Бринеллю Н 341-405 341 - 405 и верхнюю часть В головки с твердостью, не превышающей 0,9 относительно твердости по Бринелпю угловых и боковых участков головки рельса. 5 сп.ф-лы. 14 нл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 )

te (21) 5001556/11 (22) 29.07.91 (31) 90 559628 (32) 30.07.90 (33) US (46) 30.12,93 Бюл. Na 48 — 47 (71) Берлингтон Нортерн Рейлроад Компани (US);

НКК Корпорейшн (JP) (72) Гордон О.Бесч((ЗЗ); Джон А Ховланд(03); Джун

Фурукава(ЗР); Хидеюки Яманака(ЗР); Козо Фукуда(ЗР); Тамоо Хорита(ЗР); Юзуру Катаока(ЗР); Масахиро Уеда(ЗР); Тетсунари Иде(ЗР); Атсуси Ито(ЗР);

Такао Гино(ЗР) (54) РЕЛЬС, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЕГО ОХЛАЖДЕНИЯ (19) SQ (11) 1839687 АЗ (5Ц 5 Е01В ЯМ

2 (57) Изобретение относится к противоизносному, высокопрочному, стойкому к разрушению рельсу, используемому для кривых с малым радиусом и высокой нагрузкой на ось. Сущность изобретения: высокопрочный, стойкий к разрушению рельс состоит из 0.60 — 0,85 мас% С, 0,1 — 1,0 мас% Sl, 0,5—

1,5 мас% Мп, не более 0,035 вес% Р, не более

0040 мас% S и не более 0,05 маг% At, остальное

Fe и неизбежные примеси. Рельс содержит угловые и боковые участки головки с твердостью по

Бринеллю Н 341 — 405 341 — 405 и верхнюю часть в головки с твердостью, не превышающей 0,9 относительно твердости по Бринеллю упювь)х и боковых участков головки рельса. 5 си ф-лы 14 ип.

1839687 сокопрочным рельсом с неравномерными истирающими свойствами головки рельса соответствует описанному, в течение начального периода использования рельсов требуется продолжительное время для подгонки колес к рельсу. Местная избыточная контактная нагрузка имеет место в течение продолжительного периода времени, кроме того, склонны проявлятсья дефекты, вызванные усталостью. Даже после того как

Изобретение относится к противоизносному, высокопрочному, стойкому к разрушению рельсу, используемому для кривых с малым радусом кривизны железнодорожного пути с высокой нагрузкой на 5 ось и содержащему рельсовый путь высокой жесткости, в частности к высокопрочному, стойкому к разрушению рельсу, приработка к которому колес в ходе начального периода использования рельса может быть улучшена и стойкость к повреждению верхней части головки может быть повышена, Обычный противоизносный, высокопрочный рельс, используемый в рельсовом пути на кривых с малым радиусом кривизны железнодорожного пути с высокой нагрузкой на ось, в котором использованы деревянные шпалы, является термообработанным так, что твердость угловых и боковых участков головки равна твердости верхней части головки, Следовательно, противоизносные свойства угловых участков рельса одинаковы с противоизносными свойствами верхней части головки рельса.

Однако контакт между колесами и рельсами усложнен и контактные давления изменяются в зависимости от положения контакта головки рельса и колеса. На кривой с малым радиусом кривизны железнодорожного пути с высокой нагрузкой на ось большие силы скольжения воздействуют на калиброванную угловую часть рельса, т.е. внутреннюю угловую часть, и боковые поверхности головки рельса. Большие контактные давления действуют на верхнюю часть Э5 головки рельса и калиброванную угловую часть рельса, В результате калиброванный угловой участок рельса и боковые части головки рельса обычного противоизносного, высокопрочного рельса изнашиваются зна- 40 чительно больше, чем верхняя часть головки рельса, Следовательно, верхняя часть головки рельса всегда изнашивается значительно меньше, чем калиброванная угловая часть рельса, а максимальное контактное 45 давление от каждого колеса действует на центральную наименее изношенную часть верхнего участка головки рельса.

Поскольку состояние контакта между колесами и обычным противоизносным; вы- 50 колеса пригнаны к новым рельсам, максимальное контактное давление действует на верхнюю часть головки каждого рельса. Определенные проблемы не ставятся в этом отношении при использовании для сооружения железнодорожного пути деревянных шпал. Однако при использовании для образования железнодорожного пути высокой жесткости бетонных шпал возрастает ударное максимальное контактное давление, вызванное прохождением подвижного состава. Следовательно, повреждение, называемое поверхностной контактной усталостью (трещина), обычно возникает в центральной части головки рельса, Для предотвращения трещин в головке используют метод шлифования и правки поверхностного слоя головки рельса перед накоплением усталости в рельсах, Однако зта операция требует затрат времени и является дорогостоящей. Помимо этого, также затруднительно определить оптимальное время шлифовки/правки.

Цель изобретения — создать высокопрочный, стойкий к разрушению рельс, в котором максимальное контактное давление, действующее на центральную верхнюю часть головки рельса, может быть уменьшено без снижения нагрузок на колеса подвижных составов, при этом усталость не накапливается в центральной верхней части головки рельса без шлифовки и правки рельсов, можно обеспечить высокую стойкость к контактной усталости и высокую стойкость к разрушению, колеса можно привести в удовлетворительный контакт качения с новыми рельсами в начальный период их службы.

На фиг.1 показана головка рельса: на фиг,2 — схема для обьяснения испытаний двухцилиндрового контакта качения, чтобы помочь понять взаимосвязь между сроком службы до повреждения и вертикальной нагг.узкой, действующей на рельс; на фиг.З— графическая зависимость, иллюстрирующая срок слу жбы до разрушения как функцию вертикальной нагрузки в опыте, продемонстрированном на фиг.2; на фиг.4— графическая зависимость. иллюстрирующая скорость износа как функцию твердости в испытании на износ двухцилиндровом контакте качения; на фиг.5 — графическая зависимость, иллюстрирующая срок службы до разрушения в зависимости от соотношения между твердостью верхней части головки рельса и угловым участком рельса; на фиг.6 — вариант, иллюстрирующий распределение твердости в рельсе; на фиг;7 — вариант li; на фиг,8 — вариант Ш; на фиг.9— графическая зависимость, иллюстрирую1839687

30

45

55 щая распределение твердости в головках рельсов; на фиг,10 — изображение, иллюстрирующее точки измерения распределений твердости, изображенные на фиг,7; на фиг,11 — графическая зависимость, иллюстрирующая циклы долговечности как функцию соотношений твердости испытательных образцов рельса, характеризуемых различными составами или разлиными способами термообработки; на фиг.12 — схема метода охлаждения рельсовой заготовки; на фиг,13 — расположение сопловых отверстий в головке охлаждения верхней части головки рельса, используемое в предлагаемом способе; на фиг.14 — то же, в известном техническом решении, На фиг,1 показано сечение головки высокопрочного, стойкого к разрушению рельса, содержащей верхнюю часть 1 головки, угловые участки 2, боковые участки 3 головки и плечевые участки 4. Один из угловых участков 2 служит в качестве эталонного углового участка, который вступает в контакт с каждым колесом, Повреждение рельса, например трещина в головке применительно к верхней части

1, происходит в течение короткого периода времени, когда возрастает контактное напряжение, действующее на головку рельса, Это поясняется фиг,2 и 3. Фиг.2 представляет собой иллюстрацию. демонстрирующую испытание на усталость при двухцилиндровом контакте качения с использованием образца с контактным радиусом кривизны R

15 мм и максимальным диаметром 30 мм и образца колеса с диаметром 30 см. Зависимость между вертикальной нагрузкой и сроком службы до разрушения показана на фиг.3. Когда вертикальная нагрузка является большой, а именно при большом контактном напряжении, можно утверждать, что разрушение происходит в течение короткого периода времени, т.е. долговечность яв.ляется небольшой.

Когда колесо вступает в неудовлетворительный контакт качения с новым высокопрочным рельсом в начальный период службы, вертикальная нагрузка сконцентрирована на рельсе, а разрушение имеет тенденцию к развитию в рельсе. Когда участок рельса, который приводят в соприкосновение с колесом, имеет конфигурацию под воздействием износа. способствующу:о удовлетворительной подгонке с колесом вертикальная нагрузка действует на более широкий участок рельса. уменьшая напряжение поверхностного контакта и влияя на степень износа. исходя из приведенных фактов для увеличения срока слу>кбы рельса полезно распределяTh максимальную вертикальную нагрузку, действующую строго на обычную верхнюю поверхность головки рельса. Эта нагрузка действует на поверхность за счет более низкой скорости износа, Для замедления трещины в верхней части 1 головки рельса нагрузку, действующую на рельс, уменьшают или контактное давление, вызываемое колесом, регулируют так, чтобы оно не концентрировалось на конкретном участке рельса.

Для решения обычной проблемы без снижения колесной нагрузки от подвижных составов в настоящем изобретении используется последний способ, В частности, пока сохраняются прочность для пропуска железнодорожных вагонов и противоизносные свойства, состав рельса контролируют для уменьшения максимально гс контакта напряжения, действующего на верхнюю часть головки рельса. В то же время твердость угловых и боковых участков головки рельса поддерживают выше, чем твердость верхней части головки.

Химический состав рельса, предусмотренного настоящим изобретением, ограничен по следующим причинам

Содержание С (yrnepo»ë) наход«тся в интервале 0,5-0 85 .1ас. !,, Когда с;дер>кание С составляет 0,6 мас."у,. ли вынtåe ..""î>Kно ожидать высокую прс;постh и превосходные противоизнос. -:.е свойства.

Однако, когда содержан, е . пр вышлет

0,85 MBc.%, выпадение первично; це . «Н-,3 вызы вает с ниженив вяз .ости.

Содержание St (крем"ия) нах >»ится в интервале 0,1 — 1,0 мас.%, Содержа-л.е S! должно быть не мнеее 0,1 ма«.%»n гарантирования прочности рельса, Однако, .;сгда это содержание превышает 0, мас l,, aqçкость и свариваемость нарушаются, Содержание Мп (марганца) находится в интервале 0,5-1,5 мас."%. Содержание Мп должно быть не менее С.5 мас. j, для обеспечения прочности рельса. Однако, когда содержание превышает 1.5 M c,%, прочность и свариваемocTb нарушаются.

Содержание P (фосфора) составляет

0.035 мас.% или менее, а S (серы1 — 0,040 мас,,ъ и;и менее для предотвращени>1 нарушения пластичности, Верхний предел соде;.-жания А! (алюминия) составляет 0,05 маc.%, г.оскольку аn10миний представляет собой элемент, который нарушает усталостные свойства.

Что касается рельсов, используемых для жестких условий дл- контак а между рельсами и колесам, -о по крайней мере один из элементов Ct . > .1о. и . и КЬ вводят в виде низколегированного сплава.

1839687

10

25

Содержание Cr (хрома) находится в диапазоне 0,05-1,5 мас.%. Когда это содержание составляет 0,05% или более, интерслоистый промежуток перлита можно уменьшить с целью получения мелкого перлита, тем самым улучшив противоизносные свойства и стойкость к разрушению. Однако, когда это содержание превышает 1,50 мас,%, нарушается свариваемость.

Содержание Мо (молибдена) находится в интервале 0,01 — 0,2 мас.%. Mo представляет собой элемент для увеличения прочности.

Этот демонстрируется в случае. когда его содержание составляет 0,01 мас.% или более. Однако, когда это содержание превышает 0,2 мас,%, нарушается свариваемость.

Nb (азот) и V (ванадий) представляют собой элементы, предназначенные для дисперсионного твердения, Содержания Nb u

V находятся в диапазоне 0,005 — 0,050 и 0,01—

0,10 мас.% соответственно. Для достижения эффекта в качестве элементов дисперсионного твердения содержание Nb составляет 0,005 мас.% или более, а содержание V составляет 0,01% или более. Однако, когда содержания Nb u V превышают

0,05 и 0,10 мас.% соответственно, крупнозернистый кабонитрад ниобия или ванадия осаждается для нарушения прочности рельса.

Nl — элемент для повышения прочности и вязкости. Содержание Ni находится в интервале 0,1 — 1,0 мас.%. Если его содержание менее 0,1 мас.% хороший эффект не достигается. Однако этот эффект реализуется в случае, когда это содержание составляет 1,0 мас.%.

Рельс, предусмотренный настоящим изобретением, имеет указанный состав и мелкую перлитную структуру. Как описано выше, для контроля противоизносных свойств соответствующих участков рельса регулируют распределение твердости по головке рельса. Уровень максимального контактного давления снижается, можно подавить появление трещины в верхней части головки рельса, которая вызвана значительным контактным давлением в железнодорожном пути бол ьшой жесткости.

Предпочтительное распределение по твердости можно обеспечить путем регулирования термической обработки каждого участка.

Тот же самый эффект можно обеспечить, осли для реглуирования скорости износа изменить металлургическую структуру верхней части головки. В частности распределение твердости рельса регулируют с помощью надлежащей обработки мелкозернистой перлитной структуры. Однако в результате изменения металлургической структуры противоизносные свойства можно регулировать независимо от ее твердости, Например, как показано на фиг.4, возможно увеличить скорость износа, в то время как для повышения усталостной прочности при контроле металлургической структуры увеличивают твердость.

Ниже будет приведено соотношение твердости верхней части головки и угловой и боковых частей головки в рельсе, имеющем мелкозернистую перлитную структуру для,получения практически описанного результата, Для контроля условий контакта, чтобы контактное давление от колеса не было сконцентрировано местным образом, твердость верхней части головки рельса поддерживают меньшей по сравнению с твердостью угловых и боковых участков головки рельса. Предпочтительные отношения твердости были проверены в эксперименте на срок службы до разрушения с помощью испы-тательной машины двухцилиндрового контактного качения. Этот опыт был проведен путем использования цилиндрических испытательных образцов с поперечным размером, который составлял 1/4 часть от реального размера колеса и реального размера рельса соответственно, Значение твердости образца колеса было приблизительно равно Нв (твердость по Бринеллю) 331. Образцы рельса были отобраны от С вЂ” Мп стали (мас,%:0,77 С,0,23 Si,0,90 Мп. 0,019 Р,0,008

$ и 0,04 раствор Al). Участки, соответствующие головке, были термообработаны с тем, чтобы обеспечить твердость участков. соответствующих угловым участкам рельса, приблизительно Нв 370. Твердость верхних участков головки была снижена с целью установить границы различной твердости. Результаты испытаний приведены на фиг.5.

Отношения твердости (твердость по Бринеллю) между значениями твердости участков. соответствующих верхним участкам головки, относительно твердости участков, соответствующих угловым участкам, отложены на графике по оси абсцисс. Отношения циклов долговечности верхних участков головки образцов рельса. предусмотренного настоящим изобретением, к циклам долговечности обычного противоизносного. высокопрочного рельса (слабозакаленного рельса) отложены вдоль ординаты графика.

Когда отношение значения твердости участка, соответствующего верхнему участку головки, к значению твердости участка, соответствующего угловому участку, составляло 0,9 или менее, разрушение участка, соответствующего верхней части головки, было значительно снижено. Также было подтверждено, что подгонка между голо1839687

1О

55 вной частью рельса и колесом была ускорена в этом интервале в начальный период использования рельса, Следовательно, отношение значения твердости верхней части головки рельса к твердости угловых и боковых участков головки поддерживают равным 0,9 или менее. При отношении твредости 0,6 или менее участок, соответствующий эталонному угловому участку, был существенно поврежден, Следовательно, отношение твердости составляет предпочтительно 0,6 или более, Для достижения удовлетворительных значений прочности рельса и противоизносных свойств величина твердости угловых и боковых участков головки рельса находятся в диапазоне от Н> 341 па Н> 405, Распределения значений твердости в головке высокопрачнога стойкого к разрушению рельса продемонстрированы на фиг.6. На фиг.6 участки боковых поверхностей головки рельса до глубины 1/4 ширины

W головки рельса, угловые и боковые участки головки рельса ограничены участком ат верхней поверхности головки рельса да глубины 15 мм и участками, окруженными боковыми поверхностями головки рельса и линиями, соединяющими точки А и А до соответствующих щечек. Величина твердости этих участков находится в интервале Н8

341 — Нц 405 с тем, чтобы обеспечить пративоизносное свойство нормального высокопрочного рельса, Величина твердости как верхней части головки рельса от верхней поверхности головки аельса до глубины 25 мм поддерживается равной 0,9 или менее, но 0,6 или более относительно твердости угла рельса и боковых участков головки рельса. В то же самое время значение твердости верхней части головки составляет Н>

265 или более, Следовательно, могут возникать различия между известными свойствами верхней части головки и калиброванным угловым участком. Эта различие поддерживают на оптимальном уровне в соответствии с реальными условиями использования различных типов, Поэтому проблема, вызванная чреэмерным максимальным кантаткным давлением, действующим на центр верхней части головки рельса, может быть решена, На фиг.7 значение твердости участков, окруженных участками, ограниченными соединением начальной точки (эта точка расположена на глубине 15 мм от верхней . поверхности головки рельса и на глубине 15 мм от боковых поверхностей головки peflbca), угловых участков рельса и щечками, поддерживается равным ат Н, 341 да На 405.

Значение твердости остальной части, начинающейся от верхней части головки рельса

45 да глубины 25 мм, поддерживается равной

0,9 или менее и 0,6 или более относительно твердости указанных участков (значение твердости от Не 341 до Но 405). Этот характер твердости обеспечивает тот í.е самый результат, что и схема на фиг,б, При среднем состоянии контакта между колесом и рельсом (как на умеренной кривой пути) значение твердости высокопрачных участков боковых и эталонных угловых участков головки может находиться в диапазоне Н 320 — Нв 380, Как изображено на фиг.8, если рельс, который имеет верхний центральный участок, начинающийся ат верхней поверхности головки да глубины приблизительно 25 мм и имеющий 1/2 ширины центрального верхнего участка головки рельса, характеризуется указанным диапазонам твердости, та ан может быть включен в объем настоящего изобретения, в результате чего достигается тот же самый результат, который описан выше.

Поскольку распределение твердости головки рельса регулируют так, что степень износа верхней части головки незначительна выше, чем степень износа угловых и боковых участков головки в начальный периар службы рельса, приработка между галс енай частью рельса и колесом мажет быть ускорена и местное избыточное кс нтактнаэ HBпряжение может быть ограничено, Пас;;. завершения процесса приработки скарас: износа соответствующих участка3 гал. .в:и регулируют при условии как-акта между рельсами и колесами, и предпачт :те,,.i,à изношен центральный верхний у.ас.ак —;,ловки рельса. Следовательно, вертикальная

Hdã-рузка, действующая на галавк3 р= è:-,са, может быть равномерно распределена н верхнюю поверхность рельса. Амплитуда нагрузки, действующей на верхнюю:"-сть головки рельса, может бы — ü падаелене, а максимальное контактное дав; ение: ожет быть снабжено да уровня ниже предела усталости. Следовательно, усталастнае разрушение может быть подавлена и дал-авечнасть рельса может быть увели ена.

Далее приведено аписание в отношении способа изготовления рельса.

Рельс изготавливают следующим G6 разом, Прежде всего полу- ают заготовку рельса путем горячей прокатки. Далее головку заготовки рельса охлаждают, начиная от аустенитнай температуры, В та же время скорость охлаждения аегулируют таким образом, чтобы палученный рельс имел различные степени твердости между верхней частью и боковыми участками головки, 1839687

1 ак показано на фиг,12. головку заго овки рельса охлаждают путем использования одной охлаждающей головки 5 верхней части головки рельса и двух головных охлаждающих частей головок 6 бокового участка головки рельса. Охлаждающую часть головки 11 верхнего участка головки рельса помещают напротив верхней части головки, а охлаждающие части головок 6 боковых участков головки рельса — напротив боковых участков головки. В каждой из охлаждающих головок имеется множество сопел и хладэгент (например, воздух) подают от сопел к заготовке рельса. Температуру охлаждения можно регулировать в зависимости от участков головки рельса путем регулирования одного из множества сопел, диаметра сопел и давления источника хладагента, Твердость рельса уменьшается больше, чем когда рельсовую заготовку охлаждают от аустенитной температуры более медленно.

Рельсовую заготовку предлагаемого состава изготовляют путем горячей прокатки.

Головку рельсовой заготовки охлаждают от аустенитной температуры путем подачи хладагента к головке рельса от охлаждающих головных частей. B тоже время по крайней мере одно из множества сопел, диаметр сопел и давление подачи хладагента регулируют так, что скорость охлаждения верхней части головки рельса ниже скорости охлаждения боковых участков головки рельса. В полученчом рельсе, следовательно, верхняя часть головки рельса имеет твердостдь ниже по сравнению с боковыми участками головки.

Если рельсовая заготовка сохраняет аустенитную температуру после горячей прокатки, она охлаждается как она есть, Однако если рельсовая заготовка имеет температуру ниже аустенитной температуры после горячей прокатки, тогда ее снова нагервают до аустенитной температуры.

3 качестве рельсовых элементов были ,использованы стальные материалы рельса.

Составы рельсовых элементов представлены в таблице.

Образец рельса массой 60 кг, полученного из С вЂ” Мп стали, был использован для получения обычного рельса с закаленной головкой, полученного путем специального искрогашения головки, согласно настоящему изобретению был получен рельс с помощью специального искрогашения, при котором было ослаблено охлаждение головки рельса.

Рельс, прдусмотренный настоящим изобретением, получают следующим образом, После изготовления рельсовой заготов5

45 ки горячей проктгкой при помощи воздушндых головных частей (головок 5 и 6) воздух подавали из сопел воздушных головок 5 и 6 к головке рельсовой заготовки. которая находилась при аустенитной температуре или выше ее, для охлаждения рельсовой заготовки, Воздушная головка 5 была приспособлена для охлаждения верхней части головки рельса, в то время как воздушные головки 6 — для охлажджения боковых участков головки рельса.

На фиг,13 изображено расположение сопловых отверстий, выполненных в воздушной головке 5 для охлаждения верхней части головки рельса. В головке 5 имеется меньшее число сопловых отверстий в центральной части по сравнению с другими участками, в то время как в головке охлаждения верхней части головки рельса, используемой в известном техническом решеннии, имеются равномерно распределенные сопловые отверстия, как показано на фиг.14.

В настоящем изобретении, следовательно, количество воздуха, подаваемого к верхней части головки рельса, было уменьшено путем выполнения в центральной части головки, 5 небольшого количества сопловых отверстий. Помимо этого, контроливали давление подачи воздуха так, чтобы давление воздуха, подаваемого к верхней части головки рельса, было ниже давления воздуха, подаваемого к боковым участкам головки рельса, Распределение твердости участков на глубине 1 мм от верхних участков головки рельса на образцах рельса изображены на фиг.9, График А на фиг,9 относится к распределению твердости в обычном рельсе, график  — к распределению твердости в рельсе. предложенном в настоящем изобретении, Взятые в кружок цифры, отлоежнные вдоль оси абсцисс на фиг.9, соответственно относятся к взятым в кружок цифрам, представляющим действительные места измерения твердости на фиг,6-8.

Как показано на фиг.9, различие между твердостью верхней части головки рельса и твердостью боковых и угловых участков головки обычного рельса является небольшим. Однако твердость верхней части головки рельса, предусмотренного настоящим изобретением, уменьшена, Из рельсовых материалов, состав которых приведен в таблице, изготовлены цилиндрические образцы каждый в 1/4 часть поперечного сечения реального колеса и реального рельса и было проведено испытание образца на долговечность с помощью испытательной машины двухцилиндрового контакта качения. Величина твердости об1839687 разца колеса составила приблизительно

Н> 331. Величина твердости участков, соответствующих верхним частям головки рельса, была установлена равной 0,9 или менее от твердости (приблизительно, Н> 370) участков, соответствующих угловым участкам.

Был также изготовлен и подвергнут испытанию нэ долговечность образец, чья верхняя часть головки рельса была отпущена после искрогашения С вЂ” Мп стали в таблице. Это составит своей целью снижения твердости верхней части головки рельса. путем превращения структуры верхней части головки рельса в шаровидную перлитную структуру.

Результаты испытаний приведены на фиг.11, Как видно из фиг,11, когда отношения твердости верхних участков головки рельса к угловым участкам рельса всех образцов были установлены равными 0,9 или менее, срок службы был увеличен в 1,2 раза или более (максимум в 1,9 раза), Образцы, полученные с использованием Cr — V, Сг — Мо — V u Nl-Nb стали с помощью элементов, выбранных из числа Nl, Сг, Мо, Nb и V, имели более продолжительный срок службы по.сравнению с образцами, изготовленными из С вЂ” Мп стали, в которой не содержались упомянутые добавки. Следовательно, было подтверждено, что срок службы мог быть увеличен при добавлении легирующих элементов, таких как Сг, Рельсы, полученные путем искрогашения С вЂ” Mn стали (таблица) с целью получения распределения твердости, соответствующего графику В на фиг.9, были установлены в качестве рельсов настоящего изобретения вместе с обычными высокопрочными рельсами на железнодорожном пути, с высокими нагрузками на ось, На этом железнодорожном пути осуществлялось движение поезда.

Рельс, предложенный в настоящем изобретении, обладал хорошей прирабатываемостью к колесам s начальный период своей службы. Скорость разрушения верхней поверхности головки рельса при прохождении

250000000 т груза была уменьшена на 1/б по сравнению с обычным рельсом. Таким

5 образом, было патверждено, что сгойкость к разрушению в течение периода времени за исключением начального периода монтажа также была выше по сравнению с обычным рельсом, 10 Для продления срока службы полезно распределение вертикальной нагрузки, действующей от колес на верхнюю поверхность головки рельса.

Известные технические решения не мо15 гут локально регулировать изнашиваемость головки рельса в соответствии с различиями, в положениях контаткных напряжений, действующих от колес на головку рельса, Вместе с широким распространением использования

20 железнодорожных путей на жестком основании ожидается, что рельс, обладающий превосходными противоизнашивающимися свойствами и высокой стойкостью к разрушению, согласно настоящему изобретению

25 полезен для снижения эксплуатационных расходов по содержанию железной дороги.

Разрушение (например, трещина головки) верхней части головки рельса, которое вызвано избыточным контактным давлением, 30 можно подавить и срок службы пельса мсжно продлить. По этой причине можно решить проблемы, возн; кши во pðåìë введения жестких железнодорожных пугей с использованием бетонных-шпал нэ крутых

35 поворотах железной дороги с большими нагрузками на ось. Можно снизить эксплуатационые расходы на содержание рельсового пу-и, обеспечивая большой экономический эффек1.

40 (56) Производство и термическая обработка железнодорожных рельсов. — Под ред, В.B.Ëåìïêöêîãî и Д,С.Казарновского. M.:

Металлургия, 1972, с.42, 43, 184, 185 1839687

Формула изобретения

1.Рельс высокопрочный., стойкий к разрушению, содержащий по меньшей мере головку и выполненный из стали, включающей в себя железо, углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, отличающийся тем, что сталь дополнительно включает в себя алюминий и характеризуется следующим соотношением ингредиентов, мас. Д:

Углерод 0,6- 0,85

Кремний 0,1-1,0

Марганец 0,5 - 1,5

Фосфор О - 0,0035

Сера 0-0,04

Алюминий 0-0,05

Железо Остальное при этом угловые и боковые участки головки имеют твердость по Бринеллю 341405 Нв, а твердость верхней части головки

- не более 0,9 от твердости указанных участков.

2. Рельс по п,1, содержащий по меньшей мере головку, выполненный из стали, включающей в себя железо, углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, отлича ощийся тем, .что сталь включает в себя дополнительно алюминий, хром, молибден,ванадий, никель и аэот и характеризуется следующим соотношением ингредиентов, мас.%:

Углерод 0,602 - 0,85

Кремний 0,1-1,0

Марганец 0,5- 1,5

Фосфор О - 0035

Сера 0-0,04

Алюминий 0- 0,05

Хром 0.05 - 1,5

Молибден 0,01 - 0,2

Ванадий 0,01 - 0,1

Никель 0,1- 1,0

Азот 0,005 - 0,05

Железо Остальное

Продолжение таблицы при этом угловые и боковые участки головки имеют твердость по Бринеллю 341

405 Нп, а твердость верхней части головки

- не более 0,9 от твердости укаэанных участков.

3, Способ изготовления рельса высокопрочного, стойкого к разрушению, включающий в себя изготовление рельсовой заготовки из стали, состоящей из железа, углерода, кремния, марганца, фосфора, серы, путем горячей прокатки, последующее охлаждение головки рельсовой заготовки, имеющей аустенитную температуру, путем подачи хладагента из сопел охлаждающего устройства, отличающийся тем, что заготовку выполняют из стали, дополнительно включающей в себя алюминий и характеризующейся следующим соотношением ингредиентов, мас, :

Углерод 0,6 - 0,85

Кремний 0,1 -1,0

Марганец 0.5 - 1,5

Фосфор О - 0,0035

Сера 0-004

Алюминии 0- 0,05

Железо Остальное а охлаждение частей головки рельсовой заготовки ведут при различных скоростях, обеспечивая скорость охлаждения верхней части головки, меньшую, чем скорость охлаждения угловых и боковых ее частей, 4. Способ изготовления рельса высокопрочного, стойкого к разрушению, включающий в себя изготовление рельсовой заготовки из стали, содержащей железо, углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, путем горячей прокатки и последующего охлаждения- головки рельсовой заготовки, имеющей аустенитную температуру, подачи хладагента из сопел охлаждающего устройства, отличающийся тем, что сталь заготовки дополнительно включает в себя

1839687 алюминий, хром, молибден, ванадий, никель и азот и характеризуется следующим соотношением ингредиентов, мас.ф,, Углерод 0,602 - 0,85

Кремний 0,1-1,0

Марганец 0,5 - 1,5

Фосфор 0- 0,035;

Сера 0- 0,04

Алюминий 0-0,05 10

Хром 0,05- 1,5

Молибден 0,01 - 0,2

Ванадий 0,01 - 0.1

Никель 0,1-1,0

Азот 0,005-0,05 "5

Железо Остальное а охлаждение частей )еловки рельсовой заготовки ведут при различных скоростях, обеспечивая скорость охлаждения верхней части головки, меньшую скорости охлаждения угловых и боковых ее частей.

5. Способ регулирования охлаждения рельсовой заготовки, имеющей аустенитную температуру, путем подачи хладагента из сопел охлаждающего устройства, отличающийся тем, что подбирают диаметр и давление подачи хладагента по меньшей мере для одного сопла, обеспечивающие меньшую скорость охлаждения верхней части головки по сравнению со скоростью . охлаждения угловых и боковых ее частей.

1839687

i я g<», РО

19!

10! !

Рб

Р7 РР

Рог 5

1 !

) 1839687

1839687!

839687

1839687

PuzO

Составитель А. Петрухин

Редактор M. Стрельникова Техред M.Ìîðãåíòàë корректор А, Мотыл

Тираж Подписное

НПО "Поиск".Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3412

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101