Czy tory kolejowe są stalą hartowaną? Skład i obróbka cieplna

Czy tory kolejowe są stalą hartowaną?

Tak. Szyny kolejowe są wykonane z utwardzalnej średnio-stali węglowej, zwykle zawierającej około 0,7-0,8% węgla i zwiększoną ilość manganu, a kluczowa powierzchnia ścieralna (głowica szyny) jest często dodatkowo utwardzana poprzez hartowanie indukcyjne lub płomieniowe. Rezultatem jest szyna, która jest wytrzymała w całym przekroju -, dzięki czemu jest odporna na zginanie i uderzenia bez kruchego pękania -, a powierzchnia toczna jest wystarczająco twarda, aby wytrzymać ogromny nacisk i ścieranie kół pociągu. Ta dwupoziomowa konstrukcja to standardowy sposób na zrównoważenie odporności na zużycie z wytrzymałością stali szynowej.

Kluczowe cechy stali szynowej

Kompozycja:wysokiej jakości-stal średnio-węglowa, zawierająca około 0,7–0,8% węgla i zwiększoną zawartość manganu (0,7–1,0%) zapewniającą głębsze hartowanie i lepszą wytrzymałość.

Hartowność:stal jest z natury utwardzalna, więc jej właściwości mechaniczne można znacznie poprawić poprzez obróbkę cieplną.

Obróbka cieplna:główka szyny jest-hartowana indukcyjnie lub płomieniowo-do kontrolowanej głębokości, tworząc odporną na ścieranie warstwę, a środnik i podstawa pozostają wytrzymałe.

Stopowanie:w przypadku ciężkich zastosowań dodaje się chrom i wanad w celu zwiększenia wytrzymałości i odporności na zużycie (na przykład R350HT i U75V).

Jak hartowanie poprawia wydajność kolei

Odporność na zużycie:hartowane szyny są odporne na zmęczenie w wyniku kontaktu tocznego i ścieranie w wyniku powtarzającego się kontaktu kół, co jest główną przyczyną zużycia główki szyny.

Nośność:hartowanie zwiększa plastyczność i wytrzymałość na rozciąganie, umożliwiając większe obciążenia osi na tym samym odcinku szyny.

Życie zmęczeniowe:hartowalne szyny lepiej znoszą obciążenia cykliczne, zmniejszając ryzyko pęknięć i deformacji główki, szczególnie na zakrętach.

Niższy koszt-cyklu życia:dłuższy okres eksploatacji kolei oznacza mniej modernizacji kolei i krótszy czas posiadania torów.

Gatunki stali Common Rail i zdolność hartowania

Stopień stali	Hartowalne	Wytrzymałość na rozciąganie (MPa)	Twardość (HB)	Typowe zastosowania
U71Mn	Tak	>=880	240-270	Szyna ciężka, szyna dźwigowa
U75V	Tak	>=980	240-270	Kolej-do transportu ciężkiego i-do transportu ciężkiego
50Mn	Ograniczony	>=645	-	Szyna o średnim-obciążeniu
900A	Tak	>=880	240-270	Międzynarodowa kolej ciężka
R350HT	Tak	>=1175	350-390	Szyny o-wysokiej wytrzymałości zgodne ze standardami UIC i AREMA

Sekcje szyn dostarczane ze stali hartowanej

Kolej ciężka (standard GB)

Szyny 38 kg/m, 43 kg/m, 50 kg/m, 60 kg/m i 75 kg/m produkowane są w gatunkach U71Mn, U75V i 900A. Poniżej przedstawiono najważniejsze wymiary asortymentu standardowego.

Klasyfikacja	Wysokość (mm)	Głowa (mm)	Dół (mm)	Grubość wstęgi (mm)	Waga (kg/m)
Ciężki 38 kg/m	134	68	114	13	38.73
Ciężki 43 kg/m	140	70	114	14.5	44.65
Ciężki 50 kg/m	152	70	132	15.5	51.51
Ciężki 60 kg/m	176	73	150	16.5	60.64
Lekki 30 kg/m	107.95	60.33	107.95	12.3	30.1

Szyna dźwigowa

Szyny dźwigowe QU70, QU80, QU100 i QU120, a także seria DIN 536 A- zostały zaprojektowane z myślą o suwnicach pomostowych i bramowych o dużym skupionym obciążeniu kół. Szyna dźwigowa jest standardowo dostarczana w kolorze U71Mn, z opcją hartowanych głowic do najcięższych zastosowań.

Szyny UIC i AREMA

Szyny UIC54, UIC60, 115RE i 136RE są dostępne w gatunkach-odpornych na zużycie i zmęczenie-do stosowania w-szybkim transporcie kolejowym i transporcie towarowym, w tym w gatunkach-poddawanych obróbce cieplnej odpowiadających R350HT.

Często zadawane pytania

Z jakiej stali wykonana jest szyna kolejowa?

Szyny kolejowe są wykonane ze stali średnio- do wysoko-węglowej, zwykle zawierającej 0,7-0,8% węgla ze stopem manganu, w gatunkach takich jak U71Mn, U75V, 900A, R260 i R350HT. Dokładny gatunek zależy od standardu i usługi: większy ruch i ostrzejsze zakręty wymagają gatunków o wyższej-wytrzymałości i obróbce cieplnej.

Dlaczego hartowany jest główka szyny, a nie cała szyna?

Głowa wytrzymuje zużycie i zmęczenie kontaktowe, podczas gdy środnik i podstawa muszą pozostać wytrzymałe i spawalne, aby przenosić obciążenia zginające i umożliwiać łączenie. Hartowanie samego łba zapewnia odporność na zużycie tam, gdzie jest to potrzebne, bez powodowania łamliwości całej szyny.

Jaka jest twardość hartowanej główki szyny?

Standardowe szyny węglowe-manganowe, takie jak U71Mn, są dostarczane w temperaturze 240-270 HB. Gatunki poddane obróbce cieplnej, takie jak R350HT, osiągają 350-390 HB na główce. Im wyższa twardość, tym dłuższa żywotność, ale tym większa jest ostrożność podczas spawania i kontrolowania warunków kontaktu.

Czy hartowane szyny można spawać?

Tak, szyny-poddane obróbce cieplnej można spawać, ale procedura spawania musi uwzględniać wyższą zawartość węgla i twardość. Aby strefa spoiny nie stała się słabym lub kruchym punktem, wymagane jest podgrzewanie wstępne, kontrolowane chłodzenie i-kontrola po spawaniu.

Jaka jest różnica pomiędzy hartowaniem indukcyjnym a hartowaniem płomieniowym szyn?

Obydwa dotyczą-procesów utwardzania powierzchniowego główki szyny. Hartowanie indukcyjne wykorzystuje cewkę elektromagnetyczną do szybkiego nagrzania głowicy, zapewniając precyzyjną kontrolę głębokości i czysty proces; hartowanie płomieniowe wykorzystuje płomienie gazowe i jest bardziej elastyczne w przypadku prac na budowie. Po obu następuje szybkie chłodzenie w celu utworzenia twardej warstwy martenzytycznej.

Jak wybrać pomiędzy szyną U71Mn i R350HT?

U71Mn to ekonomiczny standard dla średniego i dużego ruchu, łatwy w spawaniu; R350HT to gatunek-poddawany obróbce cieplnej, zapewniający o około 30-50% dłuższą trwałość na łukach i liniach-o dużym tonażu, przy wyższej cenie. Wybierz R350HT, gdzie zużycie dominuje w kosztach cyklu życia, oraz U71Mn, gdzie ważniejsze są koszty i proste spawanie.