Standard național/standard internațional pentru șine Material metalurgic Control al calității și tehnologie de omogenizare a performanței
Care sunt diferențele de compoziție a materialului și scenariile de linie aplicabile între șină standard națională U71Mn și U75V?
Conținutul de carbon al căii ferate standard naționale U71Mn este controlat la 0,70%-0,75%, conținutul de mangan la 1,10%-1,40%, fără element de vanadiu, care are plasticitate și sudabilitate bune, potrivit pentru liniile de transport grele{-de viteză redusă, cum ar fi liniile de transport de marfă obișnuite. Șina U75V are un conținut de carbon de 0,73%-0,80%, un conținut de mangan de 1,00%-1,30% și adaugă 0,04%-0,12% element de vanadiu. Vanadiul se combină cu carbonul și azotul pentru a forma carbonitruri, rafina cerealele, îmbunătățește rezistența și rezistența la uzură a șinei și este special conceput pentru căile ferate de mare viteză și liniile dedicate călătorilor. Rezistența la tracțiune a șinei U71Mn este ≥880MPa, iar alungirea este ≥10%, îndeplinind impactul sarcinii trenurilor obișnuite; Rezistența la tracțiune a șinei U75V este ≥980MPa, iar alungirea este ≥9%, ceea ce poate rezista stresului alternant de înaltă frecvență al roții feroviare de mare viteză. Pentru rularea celor două tipuri de șine trebuie adoptate procese de laminare și răcire controlate diferențiate. U75V trebuie să adauge o etapă de tratament cu soluție de vanadiu pentru a se asigura că elementele de vanadiu dau joc deplin efectului de întărire. Abaterea compoziției materialelor șinelor standard naționale trebuie controlată cu ± 0,02% și fiecare lot trebuie testat înainte de a părăsi fabrica, iar produsele cu compoziție excesivă sunt strict interzise să fie puse în funcțiune.
Care sunt diferențele de performanță și cerințele de certificare între șina standard străină R260 (standard UIC) și T1 (standard ASTM)?
Rezistența la tracțiune a șinei standard R260 UIC este ≥880MPa, duritatea Brinell HB260-300, rezistența la impact ≥27J/cm², potrivită pentru căile ferate transfrontaliere europene și tranzitul feroviar urban. Trebuie să treacă certificarea EN13674-1 pentru a îndeplini cerințele tehnice de interoperabilitate. Șina standard ASTM T1 are o rezistență la tracțiune ≥900MPa, duritatea Brinell HB280-320, iar rezistența la uzură este cu 10% mai mare decât cea a R260. Este special conceput pentru liniile de marfă de transport greu din America de Nord. Trebuie să treacă certificarea AAR M1003 pentru a-și verifica rezistența la uzură și rezistența la oboseală. Conținutul de sulf și fosfor al șinei R260 trebuie să fie ≤0,03%, iar conținutul de incluziuni este strict controlat pentru a evita fisurile de oboseală pe capul șinei. Sina T1 adoptă un proces de degazare în vid, cu conținut de oxigen ≤20ppm, ceea ce reduce foarte mult defectele de porozitate internă. Testul de certificare a șinelor standard străine trebuie să acopere mai multe dimensiuni, cum ar fi tracțiunea, impactul, duritatea și structura metalografică și poate intra pe piața țintă numai după trecerea certificării. Șinele de standarde diferite nu pot fi amestecate, în caz contrar, uzura anormală a roților și șinei va fi cauzată din cauza diferențelor de performanță, care afectează siguranța la conducere.
Care sunt pericolele incluziunilor în procesul metalurgic feroviar și tehnologia de control precis?
Incluziunile din șine includ în principal particule fragile, cum ar fi alumina și sulfura de mangan. Aceste particule vor distruge continuitatea matricei șinei, vor deveni surse de concentrare a tensiunilor, vor induce inițierea fisurilor sub sarcina pe roată-șină și vor scurta durata de viață a șinelor cu 30%-50%. Incluziunile de dimensiuni mari-(diametrul ≥50μm) vor cauza, de asemenea, decojirea șinei în timpul șlefuirii capului șinei, vor afecta netezimea suprafeței șinei și vor crește vibrația-roții șinei. Controlul precis al incluziunilor trebuie să înceapă de la procesul de fabricare a oțelului, adoptând procesul de rafinare a cuptorului LF + procesul de degazare în vid VD. Rafinarea cuptorului LF poate elimina incluziunile de oxid din oțelul topit, iar degazarea în vid VD poate reduce conținutul de hidrogen și azot, reducând incluziunile de gaz. Tehnologia de agitare electromagnetică este adoptată în procesul de turnare continuă pentru a rafina boabele, a face incluziunile dispersate uniform și pentru a evita agregarea locală; în timpul rulării, incluziunile de dimensiuni mari-sunt zdrobite prin deformare plastică la-înaltă temperatură pentru a reduce pericolele. Înainte de a părăsi șina din fabrică, trebuie efectuate teste metalografice, iar gradul de includere trebuie să fie ≤2. Produsele care depășesc standardul trebuie să fie retratate termic sau casate.
Care sunt cauzele segregării materialelor feroviare și măsurile tehnice pentru tratarea de omogenizare?
Segregarea materialului feroviar este împărțită în segregare centrală și segregare dendritică. Segregarea centrului se formează prin solidificarea neuniformă a oțelului topit în timpul turnării continue și îmbogățirea elementelor dizolvate în centru; segregarea dendritică este cauzată de distribuția neuniformă a elementelor dizolvate la granițele granulelor și în interiorul boabelor în timpul creșterii boabelor. Segregarea va cauza diferențe locale de compoziție a șinei, ducând la distribuția neuniformă a durității capului șinei, rezistență redusă la uzură și chiar decojirea capului șinei în cazuri severe. Tehnologia de bază a tratamentului de omogenizare este procesul controlat de laminare și răcire. În timpul laminarii, se adoptă laminarea cu deformare mare în regiunea austenitei de temperatură-înaltă, cu o cantitate de deformare ≥60%, pentru a rupe structura dendritică și a promova omogenizarea compoziției; după rulare, răcirea secțională este adoptată pentru a controla viteza de răcire la 5-10 grade/s pentru a evita structura neuniformă cauzată de răcirea prea rapidă. Pentru șinele cu segregare severă, se poate adopta tratamentul de recoacere offline, cu temperatura de recoacere controlată la 720-750 grade și menținând timp de 2-3 ore pentru a permite o difuzie suficientă a elementelor dizolvate și a elimina defectele de segregare. După tratamentul de omogenizare, gradientul de duritate al șinei trebuie testat, iar diferența de duritate de la suprafața capului șinei către interior trebuie să fie ≤20HB pentru a asigura o performanță uniformă și stabilă.
Care sunt elementele de bază și criteriile de calificare pentru testarea calității metalurgice feroviare?
Elementele de bază ale testării calității metalurgice feroviare includ analiza compoziției chimice, evaluarea incluziunii, testarea structurii metalografice și testarea proprietăților mecanice. Analiza compoziției chimice folosește un spectrometru pentru a detecta conținutul de carbon, mangan, vanadiu și alte elemente, iar abaterea trebuie să îndeplinească cerințele standardelor naționale/străine. Evaluarea includerii folosește un microscop metalografic, evaluat conform standardului GB/T 10561, iar gradele de incluziuni de clasă A (sulfură) și clasa B (alumină) trebuie să fie ≤2. Testarea structurii metalografice necesită ca capul șinei să fie o structură fină de perlit, cu o distanță lamelară de perlită ≤0,2μm. Structurile anormale, cum ar fi martensita și bainita, sunt strict interzise, ceea ce va duce la ruperea fragilă a șinei. Testarea proprietăților mecanice include testul de tracțiune, testul de impact și testul de duritate. Testul de tracțiune necesită rezistența la tracțiune și alungirea pentru a îndeplini standardul, testul de impact necesită rezistența la impact la temperatură joasă-≥20J/cm² (-20 grade), iar testul de duritate necesită duritatea capului șinei HB280-320. Numai atunci când toate articolele de testare sunt calificate, calitatea metalurgică poate fi apreciată ca fiind la standard. Dacă orice articol este necalificat, procesul de producție trebuie urmărit și re-testat după rectificare.