Из какого металла делают рельсы

Содержание
  1. Что такое рельсы и их виды
  2. Материал изготовления
  3. Физические характеристики рельсов
  4. Требования к рельсам
  5. Типы рельсов
  6. Условные обозначения
  7. Как выбрать рельс
  8. Назначение рельс
  9. Разбираемся в маркировке
  10. Материал рельсов
  11. Химический состав сплава
  12. Закалка
  13. Из какого металла сделаны рельсы
  14. Углерод в колесных сталях
  15. Японские колесные стали
  16. Выше углерод в колесах — меньше износ рельсов
  17. Рисунок 1 – Результаты модельных испытаний износа колес и рельсов
  18. Японские колеса на немецкой железной дороге
  19. Рельсовая сталь
  20. Химический состав
  21. Рельсовая сталь
  22. Механические свойства
  23. Применение и марки рельсовой стали
  24. Из какой стали делают рельсы| Аякс-металл ✅
  25. Типы стали для рельс
  26. Маркировка рельсовой стали и её расшифровка
  27. Какими свойствами обладают рельсовые стали
  28. Из какой стали делают рельсы?
  29. Железнодорожные рельсы — производство и особенности

Что такое рельсы и их виды

Из какого металла делают рельсы
Череповецкий завод «ЧЗМК» занимается производством металлических конструкций для зданий и сооружений. Мы предлагаем рельсы из качественной стали по доступной цене.

Рельсы – это металлические балки, изготовленные из углеродистой стали. Конструкция укладывается на специализированные шпалы. Рельсы применяются для построения железнодорожных путей.

Они изготавливаются в соответствии с ГОСТ для каждого вида.

функция конструкции – направление колес железнодорожного транспорта. Рельсы принимают на себя нагрузку и распределяют ее на нижние элементы пути. В зонах, где необходима электрическая тяга, они играют роль проводника тока. В местах с автоблокировкой рельсы служат проводником.

Материал изготовления

Самый распространенный материал для изготовления металлоконструкции – углеродистая сталь. Качество металла зависит от его химического строения, микро- и макроструктуры.

Наличие углерода в рельсе повышает ее надежность и увеличивает срок эксплуатации, но чрезмерное содержание углерода в металлоконструкции, наоборот, повышает хрупкость рельсы.

Поэтому при добавлении этого элемента следует позаботиться о максимальной прочности и надежности стали.

Можно дополнительно улучшить качество углеродистой стали. Например, обработать ее марганцем. Это увеличит эксплуатационный срок рельсов, сделает их более вязкими и устойчивыми к механическим повреждениям. Кремний повысит твердость материала и его устойчивость к износу. Для улучшения качественных характеристик стали можно также использовать титан, цирконий и ванадий.

Нельзя добавлять серу или фосфор, так как они делают сталь хрупкой и ломкой. Рельсы, изготовленные из этих веществ, подвержены трещинам и разломам.

Для микроструктуры материала используют перлит, который по форме напоминает пластины с ферритом. Однородный состав стали получается при ее обработке в условиях высокой температуры. Такой метод повышает жесткость, вязкость, стойкость к износу, надежность и эксплуатационный срок металла. Макроструктура должна быть однородной, без лишних элементов.

Физические характеристики рельсов

За все время существования рельсов их делали разной формы: двухголовые, в виде гриба, угловые и другие.

Современные рельсы делают широкоподошвенными. Конструкция состоит из головки, подошвы и шейки, которая соединяет две другие части.

Центральную часть делают выпуклой, чтобы она могла принимать на себя нагрузку с колес железнодорожного транспорта. Места соединений имеют плавную форму. Чтобы снять напряжение с шейки, ее делают кривой.

Чем шире подошва рельсов, тем больше ее боковая устойчивость.

Для Российской Федерации рельсы принято делать стандартной длины:

  • 12,5 м;
  • 25 м;
  • 50 м;
  • 100 м.

Конструкции меньшей длины делают для неровных участков железной дороги. Чем длиннее рельс, тем меньше ее износ и сопротивление железнодорожного транспорта.

Рассчитывая мощность материала, учитывают его удельный вес на 1 метр рельс.

Шпалы – это важный крепежный элемент в конструкции. Их производят из дерева, железобетона, пластика и стали.

Рассчитывая стоимость конструкции, учитывают ее удельный вес, ширину, длину, твердость и устойчивость к износу.

Требования к рельсам

  • максимальный размер плети — чтобы уменьшить нагрузку на подвижные части составов и элементы пути;
  • рельсы для путей со значительными нагрузками должны быть утяжеленными — для удобства монтажа и замены, а также для экономии материала;
  • для эффективного сопротивления нужны достаточные жесткость и гибкость — во избежание излома и расплющивания при сильных ударах колес;
  • вязкость материала — чтобы не допустить ломкость и стирание при механических воздействиях;
  • шероховатая поверхность и гладкость катания — для качественного сцепления между колесами транспортного средства и конструкциями колеи.

Типы рельсов

Классификация рельсов зависит от загруженности линий и средней скорости транспорта, передвигающегося по ним. Например, массивный рельс большого веса снижает затраты на обслуживание линии (за счет увеличения ее эксплуатационного срока) и благотворно влияет на износостойкость шпал.

Выделяют следующие виды рельсов:

  1. Железнодорожные. Наиболее популярный и востребованный вид. 1 метр таких рельсов весит 50-65 кг и имеет длину 50 метров.
  2. Узкоколейные – для создания узкого пространства между рельсами. Такая конструкция востребована в горнодобывающей промышленности и областях с трудной проходимостью.
  3. Рудничные. Они применяются для укладки бесстыковых железнодорожных путей. Рудничные рельсы используют в промышленности.
  4. Трамвайные. Используются для трамвайных путей. Рельсы не рассчитаны на большую загруженность линии и имеют небольшой вес.
  5. Крановые. Применяются для железнодорожных путей – для перемещения подъемного крана.
  6. Подкрановые. Наиболее тяжелый вид рельсов. Их можно укладывать в несколько рядов.
  7. Рамные. Применяются для постройки переводных механизмов.
  8. Контррельсовые. Используются для верхних конструкций железнодорожных путей.
  9. Остряковые. Также применяются для верхних конструкций путей.

Выделяют и другие виды рельс. Их классифицируют по:

  • способу выплавления (электросталь, конвертерная, мартеновская);
  • качеству (термоупрочненные и нетермоупрочненные);
  • виду исходных элементов (слитки, НЛЗ);
  • наличию отверстий для соединительных деталей (болтов).

От данных характеристик зависит цена на рельсы.

Условные обозначения

Каждый рельс обязательно маркируют. Маркировка состоит из букв и цифр, каждая из которых обозначает ту или иную характеристику конструкции. Например:

  • буква А означает тип рельса;
  • В – качественную категорию;
  • С – марку стали, используемой при изготовлении;
  • D – протяженность рельсов;
  • E – наличие отверстий под соединительные элементы;
  • F – государственный стандарт.

Месяц изготовления обозначается римскими цифрами, год – арабскими. Маркировку наносят несмываемой краской голубого, фисташкового, желтого или белого цвета.

Приобрести рельсы любого вида можно в ООО «Череповецком заводе металлоконструкций». Мы работаем более 55 лет и за это время заслужили безупречную репутацию. Для производства конструкций используем исключительно качественные материалы, которые обрабатываем в собственных цехах.

В команде Череповецкого завода работают 120 опытных специалистов, которые с ответственностью подходят к своему делу. Мы изготавливаем детали на современном оборудовании, что позволяет гарантировать высокое качество и надежность изделий. В процессе работы мы строго соблюдаем все государственные стандарты.

Каждому клиенту наш завод предлагает:

  • сертифицированную продукцию;
  • строгое соблюдение сроков, прописанных в договоре;
  • гарантию на изделия;
  • доступные цены;
  • возможность контролировать процесс производства в режиме онлайн.

Помимо продажи металлоконструкций, мы осуществляем диагностику оборудования, проектирование технических документов, доставку готовой продукции заказчику.

Оформить заказ можно онлайн или по телефону 8-(800)-222-04-45.

Как выбрать рельс

Из какого металла делают рельсы

Среди тех, кто покупает рельсы или иное оснащение для железной дороги либо кранов, не бывает случайных людей. Кроме того, эта категория потребителей обычно хорошо ведет подсчеты и имеет понимание того, что каждый уплаченный за качество рубль сейчас вернется многократной экономией впоследствии.

Назначение рельс

Рельсы являются одной из главных составляющих верхнего строения пути— это балки особого сечения, их изготавливают из углеродистых сталей.

Располагаются рельсы на шпалах и опорах, они являются направляющей для передвижения железнодорожных составов, необходимы для принятия и равномерного распределения силы давления колёсных пар на шпалы и иные детали полотна.

Они применяются при укладывании пути железной дороги, для сооружения линий промышленного назначения и путей подъезда к шахтам, карьерам, также при помощи рельсов обеспечивают передвижение кранов строительного и грузового вида.

Разбираемся в маркировке

Тип рельсов определяет их удельный вес, маркируются они комбинацией буквы «Р» и цифр, которые соответствуют весу одного погонного метра рельса в килограммах.

Рельсы реализуются «на вес», поэтому это стоит учитывать первым делом в процессе расчётов. У нас в стране обычно используют рельсы Р65, Р50 и Р43.

Стандартная длина железнодорожных рельсов, которые производятся рельсопрокатными предприятиями, равна 12,5; 25; 50 и 100 метрам.

Чтобы верно определить требуемый тип рельс, стоит учесть несколько моментов:

  1. Интенсивность перевозок, осуществляемых по железнодорожным линиям;
  2. Погонную нагрузку;
  3. Скорость передвижения подвижных составов и прочие.

Рельсы с большим весом способны распределить давление колёс состава на большее количество шпал, сдерживая этим их механическое изнашивание, уменьшая разрушение и дробление частиц балласта. Повышение массы рельсов уменьшает расходование металла на единицу пропускаемого тоннажа, сокращают затраты на замену рельсов по причине увеличенного периода эксплуатации.

Основные требования, предъявляемые качеству:

  • Высокая устойчивость и прочность;
  • Продолжительный срок службы;
  • Должны обеспечивать безопасность передвижения подвижных составов;
  • Быть удобными и не дорогостоящими в эксплуатации и производстве.

Чтобы обеспечивать необходимую силу сцепления между рельсами и движущими колесами составов плоскость катания должна быть шероховатой. Чтобы снизить сопротивление движению остальных колес – вагонов, тендеров и поддерживающих колес локомотивов – надо, чтобы поверхность катания рельсов была гладкой.

Материал рельсов

Сегодня рельсы прокатывают исключительно из стальных слитков. Сталь изготавливается в конвертерах методом Бессемера либо в мартеновской печи. Бессемеровскую сталь получают путем продувки кислородом расплавленной чугунной массы, в течение 15 – 18 минут. При этом происходит выгорание углерода и части примесей.

Мартеновскую сталь варят несколько часов из чугуна и стального лома в огромной печи, емкость которой составляет от 200 до 1500 тонн. Такая сталь более чистая и имеет меньшую хладноломкость, если сравнивать с изготовленной методом Бессемера.

Рельсы тяжелого типа, например Р65 и Р75, прокатывают исключительно из мартеновской стали.

Химический состав сплава

Качественные показатели рельсовых сталей определяются их химическим составом и структурой. Химический состав стали российских рельсов характеризуется добавками к железу в процентах. Углерод применяют для увеличения твердости и износостойкости рельсовой стали.

Тем не менее чем больше содержится углерода, тем выше при иных равных условиях хрупкость стали и более затруднительна холодная правка рельсов.

Вследствие этого потребуется наиболее равномерно распределить металл по сечению рельса, наиболее четко необходимо выдерживать химический состав, особенно это касается фосфора и серы.

Закалка

Сейчас большое распространение обрела объемная закалка рельсов. Данный метод увеличивает пластичность и вязкость, повышает усталостную прочность и стойкость рельсов против образования поперечных усталостных изломов.

Эксплуатационная стойкость этих рельсов в 1,3–1,5 раза выше стойкости незакаленных рельсов. По техническим и экономическим подсчетам, применение рельсов с объемной закалкой в среднем за год на 1 км пути обеспечит существенную финансовую экономию.

Сталь должна быть однородного мелкозернистого строения без шлаковин, волосовин, плен, следов неоднородного распределения химических добавок по сечению.

Из какого металла сделаны рельсы

Из какого металла делают рельсы

  • 1 Колесные стали — стали для железнодорожных колес
  • 2 Рельсовая сталь
  • 3 Рельс — его производство, вес погонного метра разных типов, все ГОСТы, использования по назначению и нахождение применению в строительстве, а также крупный Каталог цен всех значимых поставщиков в Вашем городе и области
  • 4 Железнодорожные рельсы — производство и особенности
    • 4.1 Материал изготовления
    • 4.2 Физические характеристики рельсов
  • 5 Рельсы р65, р50, р43, р33, р38 Рельсы узкоколейные р24, р18, р11. Рельсы крановые кр70, кр80, кр100, кр120
  • 6 Из истории производства железнодорожных рельс в городе Нижняя Салда

Износостойкость обода прямо влияет на срок службы железнодорожного колеса. Поэтому именно износостойкость является очень важной характеристикой колесной стали с экономической точки зрения, а именно — стоимости эксплуатации подвижного состава.

Углерод в колесных сталях

Главным фактором, который влияет на износостойкость стали, является содержание в ней углерода. Чем выше содержание углерода в стали, тем выше ее износостойкость.

Однако увеличение содержания углерода повышает склонность ободьев колес к термическим повреждениям и поэтому стандарты на железнодорожные колеса обычно задают несколько марок сталей – от среднеуглеродистых до высокоуглеродистых.

В таблице ниже показаны содержание углерода и твердость стали в ободьях железнодорожных колес согласно:

  • Европейскому стандарту EN 13262,
  • американскому стандарту AAR M-107/M-208,
  • японскому стандарту JIS E 5402-1, а также
  • межгосударственному стандарту ГОСТ 10791-2011.

Японские колесные стали

Можно заметить в таблице, что японский стандарт задает для колесной стали только одну марку с содержанием углерода от 0,60 до 0,75 %. Это связано со следующими обстоятельствами.

Около 90 лет тому назад в Японии были большие проблемы с чрезмерным износом железнодорожных колес.

Поскольку железнодорожные технологии были заимствованы из Европы, то колесная сталь имела в то время низкое содержание стали (около 0,5 %), как это было тогда и в Европе.

Было понятно, что увеличение содержания углерода могло бы быть эффективным для увеличения срока службы железнодорожных колес. Однако это могло сократить срок службы рельсов. Поэтому в Японии были выполнены научные исследования по поиску оптимального соотношения содержания углерода в колесных и рельсовых сталях.

Выше углерод в колесах — меньше износ рельсов

Результат этих исследований был неожиданным. Было установлено, что увеличение углерода в колесной стали снижает не только износ колес, но и рельсов. На рисунке 1 показаны результаты модельных испытаний на износ для различных комбинаций марок колесных и рельсовых сталей: каждой из трех марок колесной стали с каждой из трех марок рельсовой стали.

Рисунок 1 – Результаты модельных испытаний износа колес и рельсов

Объяснение этому результату было следующим. Мельчайшие стальные частицы стали, которые образовывались на поверхности контакта колесо-рельс действовали как абразивный материал между поверхностью катания и головкой рельса. Поэтому они способствовали износу как колеса, так и рельса.

Это означает, что меньший износ колеса снижает количество этого абразивного материала и, следовательно, снижает и износ рельса. На основании этого был сделан революционный вывод, что при повышении содержания углерода в колесе срок службы рельса никоим образом не сокращается, а, может быть, наоборот увеличивается.

Позднее на основании этих результатов исследований содержание углерода в японских колесах постепенно увеличивали, пока оно не достигло современного уровня в стандарте JIS E 5402-1 (0,60-0,75 %).

Японские колеса на немецкой железной дороге

Немецкая железная дорога (Deutsche Bahn) долгое время имела проблемы с некруглостью колес высокоскоростных поездов ICE.

Поскольку таких проблем не было с колесами японских высокоскоростных поездов Shinkan-sen, было решено провести сравнительные испытания на действующих немецких поездах японских колес, изготовленных по японскому стандарту JIS E 5402-1 и стандартных европейских колес из стали марки ЕR7 (содержание углерода не более 0,52 %).

После шести лет испытаний, начиная с 2003 года, японская сталь показала значительно более высокую износостойкость – в 1,5 раза меньше, чем колесная сталь ER7.

Параллельно со сравнительными испытаниями колесных сталей при эксплуатации колес на действующей железной дороге были выполнены сравнительные испытания износа рельсов на полномасштабном испытательном оборудовании.

В этом испытании полноразмерные колеса подвергались циклической нагрузке от прямолинейных рельсов.

Особое внимание обращалось на то, чтобы упомянутые выше частицы износа оставались на поверхности контакта колеса и рельса и действовали как абразивный материал.

На рисунке 2 показаны результаты сравнительных испытаний с применением двух марок колесной стали, ER7 и JIS.

Условия испытаний:1) Материал рельса:  R260  по EN 13674-1;

2) Три испытания каждого материала при одинаковых условиях

Рельсовая сталь

Современный железнодорожный транспорт не похож на тот, что был 100 лет назад. Скорость поездов с того времени увеличилась почти в 5 раз, а грузоподъемность в 8-10.

Такие количественные изменения не могли не затронуть и рельсы, по которым перемещается локомотив. Их износостойкость, прочность и твердость также достигли нового уровня своих значений.

В нынешнее время рельсовая сталь обладает целом рядом функциональных особенностей.

Химический состав

Рельсовая сталь — это группа сталей, которых объединяет общий способ применения. А именно, изготовление рельсовых путей сообщения для железнодорожного транспорта. В основе фазовой структуры сплава лежит мелко игольчатый перлит. Для выплавки металла используют либо конверторные, либо обычные дуговые сталеплавильные печи.

Рельсовые марки стали подразделяются на 2 группы в зависимости от вида применяемых раскислителей:

  1. В 1-ую группу входит сталь, раскисленная ферромарганцем или ферросилицием.
  2. Вторая — включает в себя раскислители на основе алюминия. Металл 2-ой группы является предпочтительней, т.к. содержит в себе меньший процент неметаллических включений.

Химический состав рельсы полностью регулируется государственным стандартом ГОСТ Р 554 97- 2013. Согласно ему, помимо основного компонента железа, сплав должен включать в себя следующий набор элементов:

  • Углерод (0,71-0,82%) является базовой составляющей любой стали. Главное назначение углерода — это увеличение механических характеристик стального сплава. Происходит это за счет связывания молекул железа частицами углерода, в результате чего образуются более крупные, твердые и одновременно прочные молекулы карбидов железа. К тому же углерод позволяет стали дополнительно упрочняться при воздействии на нее повышенной температуры. Таким образом, твердость и предел прочности рельс может быть увеличен еще на 100%.
  • Марганец (0,25-1,05%) способствует улучшению механических свойств рельсы. Благодаря его добавлению в состав удается увеличить значение ударной вязкости в среднем на 20-30%. Твердость и износостойкость также повышаются. Но в отличие от углерода, изменение данных показателей происходит без ухудшения его пластичных свойств, что играет не мало важную роль для технологичности рельсовой стали
  • Кремний (0,18-0,40%) удаляет остатки кислорода, улучшая тем самым внутреннюю кристаллическую структуру. Снижает вероятность риска образования ликвации — химической неоднородности сплава по своему химическому составу. Все это дает возможность увеличить долговечность железнодорожного пути в 1,3-1,5 раза.
  • Ванадий (0,08-0,012%) ответственен за контактную прочность рельсы. При добавлении его в сплав он сразу же связывается углеродом, образовывая карбиды ванадия. Данное соединение имеет повышенную износостойкость и плотность, тем самым увеличивая нижний порог предела выносливости сплава.
  • Азот (0,03-0,07%) относится к группе вредных примесей. Его отрицательное воздействие заключается в нейтрализации легирования стали ванадием. Т.е. вместо карбидов образуются нитриды ванадия. Они обладают низкими значениями механических свойств. Не способны термоупрочняться. В общем, сводят дорогостоящее легирование ванадием на нет.
  • Фосфор (до 0,035%) входит в группу нежелательных элементов в составе. Его главный отрицательный эффект — это повышение их хрупкости. Железнодорожное полотно обладает достаточной твердостью, но при этом не имеет должного значения прочности. Все это приводит к высокой вероятности образования трещин и последующему разлому рельсы.
  • Сера (до 0,045%) снижает технологические параметры стали. Податливость сплава во время его горячей обработки давлением резко падает. Возникает повышенный риск образования трещин. Рельсы, полученные из такой стали, отправляются в брак по причине обладания повышенной хрупкостью.

Рельсовая сталь

Из какого металла делают рельсы

Современный железнодорожный транспорт не похож на тот, что был 100 лет назад. Скорость поездов с того времени увеличилась почти в 5 раз, а грузоподъемность в 8-10.

Такие количественные изменения не могли не затронуть и рельсы, по которым перемещается локомотив. Их износостойкость, прочность и твердость также достигли нового уровня своих значений.

В нынешнее время рельсовая сталь обладает целом рядом функциональных особенностей.

Механические свойства

Рельсовые марки стали отличаются повышенной стойкостью к циклическим нагрузкам. Их предел прочности в зависимости от марки колеблется в пределах от 800 до 1000 МПа. Деформироваться рельсовая сталь начинает в промежутке от 600 до 810 МПа. Опять же, это зависит от того соотношения легирующих элементов в составе стального сплава.

Сталь хорошо справляется с ударной нагрузкой. Значение ударной вязкости составляет 2,5 кг/см2. Твердость сплава находится в прямой зависимости от качества проведения термической обработки. Объемная закалка способно увеличить данный параметр до 60 единиц по шкале Роквелла.

Рельсовая марка обладает умеренной пластичностью. Относительное сужение для нее равняется 25%, что позволяет прокатывать рельсы горячим способом. Предварительно нагрев их до температуры 900-1000 ºC.

Применение и марки рельсовой стали

Как уже было сказано ранее, основное назначение данного металла — это изготовление рельс железнодорожного пути. Ниже приведен список тех марок, которые наиболее активно применяются для этой цели:

  • Сталь 76. Одна из наиболее востребованных марок в производстве рельс. Основное назначение – изготовление рельс типа РП50 и РП65, которые применяется преимущественно при прокладке железнодорожных путей промышленного транспорта с широкой колеёй.
  • Сталь 76Ф. От вышеописанной стали ее отличает дополнительное содержание ванадия в своем составе. Рельсы данной марки обладают большим ресурсом работы – способны пропускать через себя большее количество локомотивов.
  • Сталь К63. Данная марка используется при изготовлении крановых рельс. Она дополнительно легирована 0,3% никеля.  Металл помимо оптимальной прочности, обладает несколько лучшим значением коррозионностойкости.
  • Сталь К63Ф. Рельсы, изготовленные из данной марки, отличаются большей циклической прочностью за счет добавления в их состав вольфрама.
  • Сталь М54. Имеет повышенное содержание марганца. Применяется для производства стыковочных рельс-накладок.
  • Сталь М68. Используются при прокладке путей верхнего строения.

Рельсовая марка стали сегодня является одним из ключевых материалов, применяемых при изготовлении железнодорожного полотна.

Это стало благодаря оптимальным значениям механических характеристик и, что не менее важно, низкой стоимостью такого рода рельс. Но до сих пор, процесс по поиску оптимального химического состава стали данной группы продолжается.

Кто знает какие решения будут приняты через год, и как они повлияют на долговечность железнодорожных путей.

Из какой стали делают рельсы| Аякс-металл ✅

Из какого металла делают рельсы

Первые рельсы из чугуна появились в середине XVIII века, по ним перемещались грузовые вагоны на гужевой тяге. Постепенно чугунные рельсы заменялись стальными. Долгий эволюционный путь привёл к появлению технологий, позволяющих изготавливать прочные виды современной рельсовой стали.

По железнодорожным магистралям теперь мчатся высокоскоростные пассажирские и тяжеловесные грузовые поезда. И в связи с большими нагрузками, оказываемыми на рельсы подвижным составом, возникают новые виды износа и дефектов, такие как проявление контактной усталости качения и тонкие внутренние трещины.

Эти проблемы поставили задачу создания новых марок рельсовой стали, обладающих повышенной сопротивляемостью к износу.

Мартеновский процесс был основной технологией выплавки стали до семидесятых годов, в том числе для производства марок стали для ж/д рельсов. Но ему на смену пришла новая технология получения стальных заготовок.

Они формируются в результате непрерывного литья блюмы и не имеют свойственных слиткам недостатков, таких как наличие неметаллических включений, газовых полостей и усадочных пустот.

А в рельсах такие производственные дефекты проявляются в виде вертикальных трещин в головке, сеток мелких трещин и усадочных раковин.

В настоящее время рельсы изготавливаются на прокатных станах с использованием технологий, позволяющих эффективно уменьшать содержание неметаллических включений.

Применяемое вакуумирование даёт возможность регулировать количество углерода, водорода и кислорода.

Эта технология позволяет снизить уровень водорода до предельно допустимых величин и практически исключить образование флокенов, приводящих к понижению несущей способности рельсов.

Те, кого интересует, какая сталь используется для изготовления рельсов в настоящее время, должны знать, что сегодня выпускаются марки стали, позволяющие производить термическую обработку при изготовлении рельсов, существенно повышающую их качественные характеристики.

Типы стали для рельс

На вопрос, из какой стали сделаны рельсы, ответ один: их производят из углеродистой стали. Но качественные характеристики различаются по химическому составу, микро- и макроструктуре. Выбор марки стали для рельсов зависит от их предназначения: для эксплуатации на железных дорогах, под подъёмными кранами, в рудниках и т. д.

Если говорить о том, из какой стали делают рельсы железнодорожные, то в данном случае учитывают условия их эксплуатации. В зависимости от этого используются рельсы с различным классом твёрдости: высоким, повышенным и обычным. Для их изготовления применяются, соответственно, базовые марки стали – 100, 90 и 76. Рельсовая сталь марки 100 имеет самую высокую твёрдость.

Существуют определённые требования к массовой доле элементов, входящих в состав марки рельсовой стали:

Марка сталиУглерод, %Марганец, %Кремний, %
1000,95–1,050,70–1,250,20–0,70
900,83–0,950,75–1,250,25–0,60
760,71–0,820,75–1,250,25–0,60

Кроме того, содержание фосфора не должно превышать 0,02 %, серы – 0,02 %, алюминия – 0,004 %.

Для улучшения качественных характеристик стали осуществляется её легирование. Для этого используются различные химические составляющие: ванадий, азот и хром. Однако их массовая доля также не должна превышать допустимых лимитов.

Если в качестве легирующего элемента выбирается только ванадий, то его доля должна составлять от 0,03 до 0,15 %. Если только хром – то в пределах от 0,2 до 0,6 %.

Часто для легирования используются комбинации:

  • азота (0,01–0,02 %) и ванадия (0,03–0,15 %);
  • хрома (0,2‒0,8 %), азота (0,01‒0,0,2 %) и ванадия (0,03‒0,15 %).

Иногда вводятся дополнительные легирующие элементы.

кремния обычно не превышает 0,6 %, однако с целью увеличения предела прочности массовая доля этого элемента может составлять 0,3‒1,1 %. Это характерно для марки 76ХСФ.

Массовая доля элементов не может быть больше или меньше указанных пределов более чем на 0,02 %.

В зависимости от степени твёрдости рельсы подразделяют на классы, и для их изготовления могут быть рекомендованы определённые марки стали:

Степень твёрдостиС термическим упрочнениемБез термического упрочнения
Класс твёрдостиРекомендуемая стальКласс твёрдостиРекомендуемая сталь
Высокая40090ХАФ32076ХАФ, 76ХФ
Повышенная37090ХАФ, 90АФ30076ХАФ, 76ХФ, 76АФ
Обычная35076ХФ, 76АФ, 76Ф26076Ф

Рельсы могут подвергаться дифференцированному упрочнению по сечению рельса или объёмной закалке и отпуску. В настоящее время предпочтение отдаётся первому методу.

Твёрдость и способ термоупрочнения в первую очередь определяют качество рельсов и пригодность их для использования в тех или иных целях.

И для того, чтобы производить определённые категории рельсов, необходимо подбирать соответствующие марки стали.

Например, тем, кого интересует, какие стали применяются при производстве рельсов ДТ400 ИК (дифференцированный способ термического упрочнения, высший класс твёрдости, особые свойства износостойкости и контактной выносливости), мы ответим, что оптимальный вариант ‒ сталь 90ХАФ. Если же вопрос в том, какая сталь используется в рельсах ДТ 370 СС (для скоростного пассажирского и грузового движения), то для этих целей можно применять марку 76ХФ.

Вне зависимости от того, из какой марки стали делают рельсы и каковы способы её термического упрочнения, механические, ударные и циклические свойства таких стальных изделий должны соответствовать классу твёрдости.

Маркировка рельсовой стали и её расшифровка

Цифры в написании марки стали показывают среднее содержание углерода. В зависимости от способа производства, перед цифрами, обозначающими марку стали, ставятся буквы К или Э. Первая указывает конверторную, вторая – на электропечную выплавку.

Каждый химический элемент, добавленный к базовому составу, имеет соответствующий буквенный символ:

  • хром – Х;
  • азот – А;
  • ванадий – Ф;
  • кремний – С.

Благодаря этому можно легко определить марку стали. Например, К76ХАФ обозначает, что металл был произведён конверторным способом, содержит углерод, марганец и кремний в допустимых пределах для марки стали 76, а в легировании применены хром, азот и ванадий.

Какая марка стали у рельсов, можно узнать благодаря условным обозначениям, нанесённым при маркировании готовых изделий. Обычно указываются тип рельса, категория, марка стали, длина, наличие болтовых отверстий и ГОСТ.

Какими свойствами обладают рельсовые стали

Какая сталь идёт на рельсы? Какими свойствами она должна обладать? Ответы на эти вопросы зависят от требований к механическим свойствам выпускаемых рельсов, и в первую очередь ‒ от установленных норм к показателям:

  • временного сопротивления, σВ, Н/мм2;
  • предела текучести, σ0,2, Н/мм2;
  • относительного удлинения, δ, %;
  • относительного сужения, ψ, %
  • ударной вязкости, KCU, Дж/см2.

Нормативные параметры зависят от категории рельсов. И для того, чтобы рельсы соответствовали требованиям по вышеуказанным параметрам, должны в первую очередь использоваться соответствующие марки стали. Их механические свойства определяются по тем же критериям.

Свойства стали зависят прежде всего от химического состава и структуры. При выборе марки учитываются и технологические свойства, такие как свариваемость, флокеночувствительность и склонность к отпускной хрупкости.

Рельсовые стали обладают:

  • высокой сопротивляемостью ударным нагрузкам, что достигается твёрдостью материала благодаря легированию;
  • стойкостью к циклическим нагрузкам благодаря высокому пределу прочности;
  • умеренной пластичностью, позволяющей производить рельсы без пустот и сторонних включений.

Требования к рельсовым сталям определены в ГОСТ 51685-2013. В 2020 году был разработан новый проект ГОСТа. Он ориентирован на дальнейший рост качества производства рельсов и расширяет возможности для применения различных марок стали (например, рекомендуется использование 100ХАФ). Но пока этот проект не утверждён.

Из какой стали делают рельсы?

Из какого металла делают рельсы

» Статьи » Рельсовая сталь что это такое

Современный железнодорожный транспорт не похож на тот, что был 100 лет назад. Скорость поездов с того времени увеличилась почти в 5 раз, а грузоподъемность в 8-10.

Такие количественные изменения не могли не затронуть и рельсы, по которым перемещается локомотив. Их износостойкость, прочность и твердость также достигли нового уровня своих значений.

В нынешнее время рельсовая сталь обладает целом рядом функциональных особенностей.

Железнодорожные рельсы — производство и особенности

Рельса – это металлическая балка, имеющая оригинальное сечение. Она применяется для создания опоры, по которой передвигается железнодорожный транспорт.

Впервые рельсы начали изготавливать в Древнем Риме, но тогда для их изготовления использовалось дерево, а расстояние между ними было строго 143 см.

Установка рельс производится в параллельной плоскости относительно друг другу. В результате образуется «двухниточный путь».

Сделай своими руками
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: