84
В России для производства железнодорожных колес на основании раз-
работок ВНИИЖТ согласно ГОСТ 10791-81 применяют углеродистые стали,
следующего химического состава, %:
1. 0,44-0,52 С; 0,80-1,20 Mn; 0,40-0,60 Si; 0,08-0,15 V; не более 0,035 P;
и 0,04 S для Стали 1, используемой для колес пассажирских вагонов;
2. 0,55-0,65 С; 0,50-0,90 Mn; 0,20-0,42 Si; 0,035 P; 0,04 S для Стали 2,
применяемой для колес локомотивов и грузовых вагонов. В марках допуска-
ется содержание Ni, Cr, Cu не более 0,25 % каждого
. Перспективно примене-
ние стали 65Ф для колес грузовых вагонов и стали 45ГСФ для пассажирских,
так как микролегирование ванадием и марганцем повышает контактную вы-
носливость и термостойкость.
Предварительная термическая обработка цельнокатаных желез-
нодорожных колес состоит в противофлокеновой обработке. Колесная сталь
в своем составе содержит 7-8 см
3
⁄100 г металла водорода, поэтому является
склонной к образованию флокенов. Заготовки для железнодорожных колес
изготавливаются путем горячей штамповки или прокатки. Полученные горя-
чей деформацией заготовки с температуры конца деформации 1 000-950 °С
охлаждаются до температур превращения переохлажденного аустенита 450-
550 °С, при этом резко снижается растворимость водорода в феррите. Затем
ведется нагрев до600-650 °С,
это температура является температурой повы-
шенной подвижности водорода, при этом выполняется выдержка ≥4,5 ч для
более полного удаления водорода. С температуры ~650 °С охлаждение ведет-
ся на воздухе. Оборудованием для противофлокеновой обработки является
туннельная печь с подвесным конвейером, на который с помощью крюков
навешиваются колеса. Колеса с определенной скоростью перемещаются кон-
вейером
по длине (125 м) печи, что и гарантирует необходимую изотермиче-
скую выдержку при ~650 °С. После отжига содержание водорода в заготов-
ках не превышает 2-4 см
3
⁄100 г металла.
Окончательная термическая обработка (ОТО) железнодорожных
колес проводится после черновой механической обработки и может быть
выполнена тремя способами: нормализация с отпуском; закалка поверхности
катания + отпуск; объемная закалка с отпуском. Необходимо отметить, что
выбор технологической схемы определяется требуемыми свойствами изде-
лий. Железнодорожные колеса должны удовлетворять следующим требова-
ниям: : σ
в
= 900-1 130 МПа, δ = 8-12%, ψ = 14-21%, КСU≥0,2-0,3 МДж⁄м
2
,
твердость на глубине 30 мм НВ 248-255, разница твердости по периметру од-
ного колеса не должна превышать НВ 20. Средний балл неметаллических
включений ≤ 4, оксидных – ≤ 1.
Наиболее современной ОТО железнодорожных колес является закалка
поверхности катания в сочетании с отпуском. Используется прерывистая за-
калка в специально разработанном для этого метода закалочном баке. Нагрев
под
закалку ведется в кольцевых печах, что обеспечивает поштучную вы-
грузку деталей из печи, температура аустенизации составляет 850-870 °С.
Нагретое колесо -2 подъемным краном устанавливается на опорный ролик -