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DE2302865B1 - Verfahren zum Herstellen einer unvergüteten hochfesten Schiene - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer unvergüteten hochfesten Schiene

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Publication number
DE2302865B1
DE2302865B1 DE19732302865 DE2302865A DE2302865B1 DE 2302865 B1 DE2302865 B1 DE 2302865B1 DE 19732302865 DE19732302865 DE 19732302865 DE 2302865 A DE2302865 A DE 2302865A DE 2302865 B1 DE2302865 B1 DE 2302865B1
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DE
Germany
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strength
rails
rail
tempered
tons
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Application number
DE19732302865
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English (en)
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DE2302865C2 (de
Inventor
Wilhelm Dr.-Ing. 4140 Rheinhausen Heller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Krupp Stahl AG
Original Assignee
Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Fried Krupp Huettenwerke AG filed Critical Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority to DE19732302865 priority Critical patent/DE2302865C2/de
Priority to GB224874A priority patent/GB1450355A/en
Priority to CA190,457A priority patent/CA1016849A/en
Priority to AU64730/74A priority patent/AU480756B2/en
Publication of DE2302865B1 publication Critical patent/DE2302865B1/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Description

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Aus solchen Erwägungen stellt sich hier die Aufdadurch gekennzeichnet, daß Schienen-Profile mit gäbe, ein Verfahren anzugeben zum Herstellen einer einem Metergewicht von mehr als 50 kp hergestellt 4° unvergüteten, hochfesten und zähen, hoch-verschleißwerden. festen Schiene mit einer Zugfestigkeit über 125 kp/mm2
5. Anwendung des Verfahrens nach einem der bis etwa 160 kp/mm2 und einer Dehnung <5S s 12%, Ansprüche 1 bis 4 auf einen an sich bekannten die unter Achslasten bis etwa 50 Tonnen langzeitig Schienenstahl, bestehend aus betriebsfähig bleibt.
0 30 °/ Kohlenstoff 45 ^s ^at s'c'1 nac^ 'an8er Erprobungszeit ergeben, daß 030 V Silizium hierzu eine bestimmte Auswahl aus den Analysen-075 V Mansan bereichen der Schienenstähle erforderlich ist, aber 3 20 V Chrom auch e'ne bestimmte Wärmebehandlung der aus der
001 V Aluminium Warmwalze kommenden Schienen.
Rest Eisen mit den üblichen Vereinigungen. 5° .. Jum HerateUen «n«r unvergüteten, hochfesten und
zähen, hochverschleißfesten Schiene mit einer Zugfestigkeit über 125 bis 160 kp/mm2 und einer Dehnung
~ ^5^12%, die unter Achslasten bis 50 Tonnen langzeitig betriebsfähig bleibt, aus einem Schienenstahl, 55 bestehend aus
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen o,28 bis 0,35 V Kohlenstoff
einer unvergüteten, hochfesten Schiene. (^20 bis 1,50% Silizium
Unter diesem Begriff sind Schienen zu verstehen, 0,50 bis 3,50 V Mangan
die einer aus Härten und Anlassen des gesamten Quer- i]25 bis 4,00 a/ Chrom
schnittes oder Teilhärten des Schienenkopfes bestehen- 6° 275 bis 4 50% Mangan + Chrom
den Wärmebehandlung nicht unterworfen werden. sowie wahlweise einzeln oder zu mehreren
Schienen, die einer solchen Härtung unterzogen wer- «-, 1· r>,mn/»,rit_j-
den, sind mit Festigkeiten bis über 100 kp/mm2 im 0^ £s 0,40% Molybdän
vergüteten Zustand bekannt. Ihre Stähle enthalten in X'Si u· λμ%, I* M
der Regel neben verhältnismäßig hohen Kohlenstoff- 65 „'„.'. A .'.,.,.
gehalten Legierungselemente wie Mangan, Mangan Rest Eisen mt den "blichen Verunreinigungen,
und Chrom sowie gegebenenfalls Zusätze an Molyb- wird so verfahren, daß die Schiene aus dem Warmwalz-
dän, Vanadium oder ähnlichen Elementen. zustand an Luft unter Bildung von Zwischenstufen-
gefüge abgekühlt und darauf im Temperaturbereich von 450 bis 6000C in einem1 Zeitraum bis zu einer Stunde geglüht wird, der so bemessen ist, daß — bei nahezu gleichbleibender Festigkeit — die Streckgrenze um mindestens 5 kp/mm2, bevorzugt um mindestens 10 kp/mm2 in bezug auf die Festigkeitswerte nach der Luftabkühlung verringert ist.
Daß die Stähle an sich bekannt sind, geht z. B. aus der französischen Patentschrift 747 962 hervor. Schienen solcher Zusammensetzung haben jedoch im Betrieb nach kurzer Betriebszeit versagt.
Erfindungsgemäß bedarf es jedoch demgegenüber einer besonderen Festlegung der Stahlzusammensetzung und einer bestimmten Nachbehandlung der sodann gewalzten Schiene.
Es ist zweckmäßig, für einen niedrigen Wasserstoffgehalt im Stahl, insbesondere durch Vakuumbehandlung oder wasserstoffarme Erschmelzung, zu sorgen. Die Walzung der Schiene erfolgt zweckmäßig in einer Hitze vom Rohblock zum Fertigprofil. Das Abkühlen unter Bildung von Zwischenstufengefüge kann normal auf dem Warmbett erfolgen. Dabei wird die Schiene — vorzugsweise in bekannter Weise entgegen der späteren Krümmungstendenz beim Abkühlen vorgebogen — auf der Seite liegend, so daß also eine Kopf- und eine Stegkante auf dem Warmbett aufliegen, an Luft abgekühlt.
Das Anlassen kann stationär oder im Durchlaufverfahren vorgenommen werden. Nach dem Verfahren der Erfindung werden insbesondere Schienenprofile mit einem Mindestgewicht von mehr als 50 kp hergestellt.
Eine Abstufung, je nach den Achslasten, erfolgt zweckmäßig so, daß nach dem Anlassen der abgekühlten, warmgewalzten Schiene für Achslasten bis 22 Tonnen eine Streckgrenze von 80 bis 100 kp/mm2 vorgesehen wird, für Achslasten von 22 bis 35 Tonnen eine Streckgrenze von 90 bis 110 kp und für Achslasten von 35 bis 50 Tonnen eine Streckgrenze von 100 bis 120 kp/mm2.
Beispiel
Eine Versuchschiene wurde unter schwersten Bedingungen über einige Jahre in der Praxis geprüft. Die Zusammensetzung des Schienenstahls war folgende:
Chemische Zusammensetzung in Gewichtsprozent:
C 0,30
Si 0,32
Mn 0,76
Cr 3,20
P 0,020
S 0,021
Al 0,013
N 0,021
Die Schiene war aus der Walzhitze an Luft abgekühlt und wies dann eine Zugfestigkeit von 140 kp/mm2 und eine 0,2-Grenze von 120 kp/mm2 auf. Nach der Abkühlung aus der Warmwalzhitze wurde die Schiene eine halbe Stunde bei 4500C an Luft stationär angelassen und zeigte dann ein angelassenes Zwischenstufengefüge. Die mechanischen Eigenschaften nach dem Anlassen waren 140 kp/mm2 Zugfestigkeit, 98 kp/mm2 0,2-Grenze, 16% Bruchdehnung und 44% Brucheinschnürung. Der Einfluß der Anlaßtemperatur auf die mechanischen Eigenschaften bei einer halbstündigen Anlaßbehandlung dieser Schiene ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Gesamtbelastung der Versuchschiene beträgt zur Zeit etwa 300 · 10e Brutto-Tonnen in einer Kurve von etwa 300 m Radius bei Achslasten von etwa 35 Tonnen. Die Schiene ist noch vollkommen fehlerfrei und zeigt auch einen nur geringen Verschleiß. Der Widerstand gegen Verschleiß betrug das 3 bis 5fache gegenüber Schienen in verschleißfesten Güten nach den technischen Lieferbedingungen, z. B. der Deutschen Bundesbahn, mit 90 bis 105 kp/mm2 Zugfestigkeit. Der Widerstand gegenüber Fahrkantenausbrechungen ist mindestens viermal größer als bei verschleißfesten Schienen unter vergleichbaren Bedingungen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Bei den heutigen, unvergüteten Schienen handelt es Patentansprüche: sich überwiegend um ferritisch-perlitische und perli- tische Stähle mit Mindestzugfestigkeiten von 70, 80
1. Verfahren zum Herstellen einer unvergüteten, und 90 kp/mm2 auf der Basis der Legierungselemente hochfesten und zähen, hochverschleißfesten Schiene 5 Kohlenstoff (0,37 bis 0,82%), Silizium (<0,80%) und mit einer Zugfestigkeit über 125 bis 160 kp/mm2 Mangan (0,60 bis 2,10%). In geringem Umfang kom- und einer Dehnung O5 s 12%, die unter Achslasten men auch unvergütete perlitische Stähle mit UO kp/ bis 50 Tonnen langzeitig betriebsfähig bleibt, aus mm2 Mindestzugfestigkeit zur Anwendung, die zusätzeinem Schienenstahl, bestehend aus lieh bis 1,7% Chrom und weitere Legierungselemente
0,28 bis 0,35 % Kohlenstoff 10 ftft- ^ ^^S-m
n->n ν.;«, ι <nv c;i;,;lim solche Schienen zum Teil eine verzögerte Abkühlung
U3ZU DlS 1,JU/o OlilZiUIIl ι \xr ι ι ·ι. ei * A -iff
0 50 bis 3 50 / Mangan aus Walzhitze erfordern, um em martensitfreies
i'-xru: /mv n,,™ Gefüge einzustellen, eignen sie sich wegen der not-
1,25 bis 4,00% Chrom ,? . . ,' a, „ ,,,.?. , .
ι -uz u- α ca / w„„„„„ ι r*u-~~, wendigerweise viel schnelleren Abkühlung beim
2,75 bis 4,50% Mangan + Chrom _ , °n . , . ... , t , , , .n ö _,. .
' /«β' 15 Schweißen nicht fur durchgehend geschweißte Gleite.
sowie wahlweise einzeln oder zu mehreren Darüberhinaus kann bei hohen Festigkeitswerten die
0 02 bis 0 40 °/ Molybdän Zähigkeit unbefriedigend sein.
n'm ι,;λ n'/ino/ v„„„j;„„ Die nach dem Abkühlen der gewalzten Schiene
0,02 bis 0,40% Vanadium , , TT.. . , .. .. .e, , _ .. , ..
0 001 bis 0 01V Bor durch Harten oder Verguten auf hohe Festigkeiten
Rest Eisen mit d°en üblichen Verunreinigungen, a° gebrachten Schienen haben die nachteilige Eigenschaft,
beim Schweißen die hohe Festigkeit und Streckgrenze,
dadurch gekennzeichnet, daß die im schweißwärmebeeinflußten Bereich, zu verlieren.
Schiene aus dem Warmwalzzustand an Luft unter Deshalb sind Schienen, die im unvergüteten Zustand
Bildung von Zwischenstufengefüge abgekühlt und hohe Festigkeits- und Streckgrenzenwerte besitzen,
darauf im Temperaturbereich von 450 bis 6000C 25 vorzuziehen. Auch ist bei unvergüteten Schienen die
in einem Zeitraum bis zu einer Stunde geglüht wird, Treffsicherheit und Gleichmäßigkeit der angestrebten
der so bemessen ist, daß — bei nahezu gleichblei- Gütewerte größer und die Aufwendungen sind gerin-
bender Festigkeit — die Streckgrenze um minde- ger.
stens 5 kp/mm2, bevorzugt um mindestens 10 kp/ Ein Problem, welches zunehmende Bedeutung erhält,
mm2 in bezug auf die Festigkeitswerte nach der 30 ist der Wunsch nach unvergüteten, hochfesten Schienen
Luftabkühlung verringert ist. mit guten Zähigkeitseigenschaften, die nicht nur Achs-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- lasten bis etwa 22 Tonnen, sondern auch solche bis 35 zeichnet, daß die Walzung der Schiene in einer und sogar bis 50 Tonnen in langer, möglichst jahre-Hitze vom Rohblock bis auf Fertigmaß erfolgt. langer Betriebszeit ertragen, dabei keine Fahrkanten-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 35 ausbrechungen, Verquetschungen des Kopfes und gekennzeichnet, daß die Schienen normal auf dem andere Schäden erleiden und einen sehr hohen Ver-Warmbett an Luft abkühlen. schleißwiderstand besitzen.
DE19732302865 1973-01-20 1973-01-20 Verfahren zum Herstellen einer unvergüteten hochfesten Schiene Expired DE2302865C2 (de)

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CA190,457A CA1016849A (en) 1973-01-20 1974-01-18 Method of producing an untempered hightensile rail
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