Application of isothermal heat treatment for perlite rail-steel

• Autorzy: Dopierała K. , Ćwiek J. , Labisz K. , Konieczny R.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2017.2.4

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie izotermicznej obróbki cieplnej dla perlitycznej stali szynowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Rail steel production consists of proper combination of alloying elements and heat treatment, where a wide range of grades can be produced, differing in terms of hardness and the corresponding resistance to wear. A railway’s choice of rail grade is made in terms of traffic and track conditions and excellent service life can be achieved, particularly if modern rail head lubrication and grinding practices are used. This investigations deal with changing the standard heat treatment, based on classic perlitic steel to save energy during the production. For this reason the investigated R350HT steel was subjected to isothermal heat treatment, consisting of hardening to obtain bainitic microstructure. The steel was then annealed, after this step a further cooling took place with furnace then final cooling have been made in air. The microstructure of the steel was examined in the light metallographic microscope Zeiss and scanning electron microscope. In addition, on samples cross-section Vicker's microhardness examination was performed as well as friction wear test was carried out with the use of a tribometer. Also Charpy impact toughness test was performed at room temperature for evaluation of the obtained mechanical properties. On the basis of the carried out analysis of the light microscope structure investigations, it was found, that the microstructure of the R350B steel was formed of relative large irregular grains. The obtained results of the mechanical properties investigations reveals only a low increase of the hardness, wear resistance of the 350B steel compared to the classical 350HT steel. The obtained results have not confirmed the occurrence of the bainitic structure in the 350B steel, however the present ferritic structure reveals some advantage related mainly to lower energy consumption during heat treatment with a hardness and wear resistance values nearly on the same level as in case of the 350HT steel.

PL

Stawiane obecnie wymagania dotyczący szyn kolejowych są coraz bardziej restrykcyjne i obejmują coraz więcej wcześniej nie uwzględnianych parametrów. Wraz ze zwiększającymi się wymaganiami idzie potrzeba usprawniania procesu technologicznego obejmującego szereg etapów, takich jak: ciągłe odlewanie stali, walcowanie, obróbka cieplna i prostowanie. Konieczne jest opracowywanie nowych gatunków stali o lepszych właściwościach, w szczególności odporności na wady kontaktowo zmęczeniowe. Największe możliwości sterowania właściwościami stali stosowanych na szyny daje modyfikacja mikrostruktury z perlitycznej na bainityczną. Celem podjętej pracy było uzyskanie w stali szynowej o składzie chemicznym odpowiadającym gatunkowi R350HT struktury bainitu, a następnie porównanie twardości i odporności na ścieranie oraz struktury stali zahartowanej ze stalą w stanie przed obróbką izotermiczną (struktura perlityczna). W skład badanego materiału wykorzystanego do produkcji stali szynowej wchodziły odpowiednio dobrane dodatki stopowe oraz została zastosowana określona obróbka cieplna. Istnieje wiele gatunków stali szynowych różniących się twardością i odpornością na zużycie ścierne. Dobór stali odbywa się pod kątem warunków eksploatacyjnych torów, a odpowiednią trwałość można osiągnąć, zapewniając otrzymanie wymaganej mikrostruktury, odpowiednie smarowanie oraz wyszlifowanie powierzchni. Badania dotyczyły w szczególności modyfikacji standardowej obróbki cieplnej stosowanej dla klasycznej stali bainitycznej w celu zmniejszenia energochłonności procesu produkcyjnego.

Słowa kluczowe

EN

isothermal heat treatment; rail steel; perlite; bainite; microstructure

PL

obróbka izotermiczna; stal szynowa; bainit; mikrostruktura

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 38, nr 2
• Strony: 82--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dopierała K.

• Division of Materials Processing Technology, Management and Computer Techniques in Materials Science, Institute of Engineering Materials and Biomaterials, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Ćwiek J.

• Faculty of Transport, Silesian University of Technology, Katowice

autor

Labisz K.

• Faculty of Transport, Silesian University of Technology, Katowice

autor

Konieczny R.

• Faculty of Transport, Silesian University of Technology, Katowice

Bibliografia

• [1] Urbańczyk E., Kasprowicz J.: Szyny kolejowe — wymagania, technologia i pozycja na rynku. Huta Katowice – ISPAT Polska Stal, Materiały seminaryjne: Szóste seminarium diagnostyki nawierzchni szynowych, Gdańsk- Jurata (2004) 293÷306
• [2] Zygmunt T.: Wpływ cyklicznego, kontrolowanego chłodzenia na właściwości mechaniczne i eksploatacyjne szyn. Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska, Katowice (2008).
• [3] Polevoi E. V., Volkov K. V., Kuznetsov E. P., Chudov E. N., Yunusov A. M.: Differential heat treatment of rails. Steel in Translation 44 (2014) 550÷552.
• [4] Kaikai W., Zhunli T., Guhui G., Xiaolu G., Misra R., Bingzhe B.: Ultrahigh strength-toughness combination in bainitic rail steel: The determining role of austenite stability during tempering. Materials Science and Engineering A 662 (2016) 162÷168.
• [5] Ozgowicz W., Labisz K.: Analysis of the state of the fine-dispersive precipitations in the structure of high strength steel Weldox 1300 by means of electron diffraction. Journal of Iron and Steel Research International 18/1 (2011) 135÷142.
• [6] Ryjáček P., Vokáč M.: Long-term monitoring of steel railway bridge interaction with continuous welded rail. Journal of Constructional Steel Research 99 (2014) 176÷186.
• [7] www.totalmateria.com.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).