Jämförelse av materialsammansättning och slitstyrka mellan nationella standardskenor och utländska standardskenor
Varför påverkar skillnaden i kolhalt mellan GB 60 kg/m-skena och UIC60-skenan den slitstarka livslängden-?
Kolinnehållet i GB 60 kg/m räls är cirka 0,70 %-0,80 %, medan det för UIC60 räls är 0,85 %-0,95 %. Högre kolhalt leder till högre hårdhet på rälsmatrisen och bättre slitstyrka. UIC-skena har högre kolhalt, med en större andel martensit i rälshuvudet, vilket effektivt kan motstå nötande slitage orsakat av hjul-rälsfriktion. GB rail har lägre kolhalt och något lägre hårdhet; under tung belastning och högfrekvent friktion är rälshuvudet benäget att slitas och spjälkas. Dessutom kommer ökad kolhalt att öka skenans sprödhet. UIC-skena måste balansera seghet genom härdning och härdningsbehandling, vilket är den viktigaste orsaken till dess längre livslängd. Därför är skillnaden i kolhalt den centrala faktorn som påverkar slitstyrkan hos de två typerna av räls.
Yttre standardskenor lägger ofta till krom- och vanadinlegeringselement. Vilka fördelar har de jämfört med GB-skenor?
Tillsatsen av krom och vanadin till yttre standardskenor kan avsevärt förfina korn, förbättra draghållfasthet och utmattningsmotstånd. Krom kan förbättra skenans härdbarhet, vilket gör hårdhetsfördelningen av skenhuvudet mer enhetlig och undviker lokala mjuka fläckar; vanadin kan bilda karbider, vilket förbättrar skenans slitage och slaghållfasthet. GB-skenor är för det mesta låg-legerade eller o-legerade material, som saknar sådan legeringsförstärkning. Under hög-hastighet och tung-belastning är de benägna att plastisk deformation av rälshuvudet. Yttre standardskenor med tillagda legeringar kan förbättra livslängden med 20 %-30 % jämfört med GB-skenor, vilket gör dem mer lämpade för högkvalitativ linjeläggning.
Varför måste linjer i kalla och hög-höjdområden välja yttre standardskenor med lågt fosfor- och svavelinnehåll istället för GB-räls?
Den övre gränsen för fosfor- och svavelhalt i GB-skenor är 0,04 %, medan den för yttre standardköld-beständiga räls kontrolleras under 0,025 %. Lågt innehåll av föroreningar kan minska övergångstemperaturen för kall sprödhet. I kalla och hög-höjdområden är temperaturen låg på vintern och rälsen är benägen att spröda. Fosfor och svavel, som skadliga element, kommer att öka skenans sprödhet och påskynda sprickutbredningen. Yttre standardskenor minskar föroreningar genom raffineringsteknik, vilket kan förbättra seghet vid låg-temperatur och säkerställa god plasticitet även i miljöer under -40 grader. GB-skenor har hög föroreningshalt och hög risk för sprödbrott vid låga temperaturer, vilket gör dem olämpliga för utläggning i kalla och höghöjdsområden. Detta är en viktig utföringsform av materialanpassningsförmåga.
Hur kommer skillnaden i härdbarhet hos rälsmaterial att påverka rälshuvudets hårdhetsgradient?
Räls med god härdbarhet har en mildare hårdhetsgradient från ytan till rälshuvudets kärna och spänningsfördelningen är jämnare under kraft. Härdbarheten för yttre standardskenor är bättre än GB-skenor. Ythårdheten på rälshuvudet kan nå HB360-400, och kärnhårdheten kan fortfarande hålla sig över HB300, vilket effektivt kan fördela hjulets-rälskontaktspänning. GB-skenor har dålig härdbarhet, med överdrivet hög ythårdhet på rälshuvudet och låg kärnhårdhet, vilket bildar en "hårt skal och mjuk kärna"-struktur. Under våld är mikro-sprickor lätta att generera i gränssnittet. Under långvariga växlande belastningar kommer mikrosprickor att fortplanta sig snabbt, vilket leder till att rälshuvudet spricker och påverkar körsäkerheten.
Hur kan man snabbt skilja slitstyrkan på GB och yttre standardskenor genom materialtestning?
Spektrometer kan användas för att detektera kol-, mangan- och kromhalten i rälsmaterial. Skenor med kolhalt Större än eller lika med 0,85 % och manganhalt 1,0 %-1,5 % har bättre slitstyrka. Sedan används en Brinell hårdhetstestare för att detektera skenhuvudets ythårdhet. Skenor med hårdhet Större än eller lika med HB360 uppfyller kraven på slitstyrka. Samtidigt kan ett slagprov med fallvikt utföras för att upptäcka slagsegheten vid låg temperatur. Slagsegheten för yttre standardskenor är vanligtvis 15%-20% högre än för GB-skenor. Genom att kombinera dessa tre testresultat kan skenans slitstyrka och utmattningsbeständighet snabbt bedömas, vilket ger en grund för linjeval.