С. Н. КИСЕЛЕВ, А. В. САВРУХИН, А. Н. НЕКЛЮДОВ, Г. Д. КУЗЬМИНА, А. С. КИСЕЛЕВ. Термическое упрочнение ободьев цельнокатаных колес: новая технология: текстовая версия

Нормативными документа ми на изготовление колес вагонов предусмотрена заключительная операция термического упрочнения обода колеса путем закалки и последующего отпуска. Многочислен ные эксперименты, направленные на по вышение твердости и износостойкости колес в эксплуатации, были связаны с по пытками изменения параметров техно логии закалки и последующего отпуска. Рассматривались различные варианты расположения спрейеров при закалке, а также возможности изменения темпера туры отпуска. При этом в основном ис следовалась возможность понижения температуры отпуска, что должно при водить к изменению структуры и повы шению твердости. Однако практика по казала, что при понижении температуры отпуска до 350–400 °С происходит зна чительное увеличение уровня растягива ющих остаточных напряжений в центре обода с последующим возникновением хрупкого разрушения.

Кроме того, при термическом упроч нении обода колеса путем спрейерной закалки в момент окончания закалки в ободе возникает сложная схема собственных напряжений с образова нием в отдельных зонах обода двух и трехосных схем растягивающих напря жений при одновременном образова нии закалочных структур. При этом воз можность возникновения трещин зна чительно возрастает. Последующий отпуск не может привести к устранению трещин, возникших в момент оконча ния закалки. В связи с этим современная концепция совершенствования техно логического процесса термического уп рочнения ободьев колес заключается в определении таких параметров режима охлаждения, при которых в металле ко леса не происходит образование зака лочных структур. Упрочнение достига ется за счет образования ферритноце ментных смесей различной степени дисперсности с соответствующим уров нем твердости и прочности.

Вопросам формирования структуры и свойств колесной стали при терми ческой обработке посвящены работы ряда специалистов. Так, в работе [1]рас смотрены тепловые процессы и струк турообразование при термообработке колесных сталей с различным химичес ким составом. По мере увеличения со держания углерода в колесной стали от 0,54 до 0,65% происходит повышение твердости на 20–40 НВ по всему попе речному сечению. Следует также отме тить, что при содержании углерода на верхнем пределе 0,65% твердость на глубине до 60 мм может быть получена на уровне 300 НВ. При содержании С = 0,54% твердость на глубине более 30 мм снижается до уровня 250–260 НВ. На практике охлаждение колеса при упрочнении обода производится спрейерами при его вращении со ско ростью 90–100 об.мин. В МИИТ разработана новая техноло гия обеспечивающая снижение уровня временных и остаточных растягиваю щих напряжений в ободе колеса до бе зопасного уровня, а также обеспечива ющая исключение или минимизацию содержания закалочных структур в структуре при упрочнении обода коле са (Патент № 2353672).