Nationell standard/internationell standard järnvägsmaterial Metallurgisk kvalitetskontroll och prestandahomogeniseringsteknik
Vilka är skillnaderna i materialsammansättning och tillämpliga linjescenarier mellan nationell standardräls U71Mn och U75V?
Kolhalten i den nationella standardskenan U71Mn är kontrollerad till 0,70 %-0,75 %, manganhalten till 1,10 %-1,40 %, utan vanadinelement, som har god plasticitet och svetsbarhet, lämpligt för tunga-låghastighets-vanliga godsbanor som t.ex. U75V-skena har en kolhalt på 0,73 %-0,80 %, manganhalt på 1,00 %-1,30 % och tillsätter 0,04 %-0,12 % vanadinelement. Vanadin kombineras med kol och kväve för att bilda karbonitrider, förfina korn, förbättra styrkan och slitstyrkan hos skenan, och är speciellt designad för höghastighetsjärnvägar och passagerarlinjer. Draghållfastheten för U71Mn-skenan är ≥880MPa, och töjningen är ≥10%, vilket motsvarar lastpåverkan från vanliga järnvägståg; draghållfastheten för U75V-skenan är ≥980MPa, och töjningen är ≥9%, vilket kan motstå den högfrekventa växelspänningen från höghastighetsjärnvägshjulskena. Differentierade kontrollerade valsnings- och kylningsprocesser måste användas för valsning av de två typerna av räls. U75V behöver lägga till ett behandlingssteg med vanadinlösning för att säkerställa att vanadinelementen ger full spel åt den stärkande effekten. Materialsammansättningsavvikelsen för nationella standardskenor måste kontrolleras inom ±0,02 %, och varje batch måste testas innan de lämnar fabriken, och produkter med överdriven sammansättning är strängt förbjudna att tas i bruk.
Vilka är prestandaskillnaderna och certifieringskraven mellan utländsk standardskena R260 (UIC-standard) och T1 (ASTM-standard)?
Draghållfastheten för UIC-standard R260-skena är ≥880MPa, Brinell-hårdhet HB260-300, slaghållfasthet ≥27J/cm², lämplig för europeiska gränsöverskridande järnvägar och stadstrafik. Den måste klara EN13674-1-certifiering för att uppfylla de tekniska kraven för interoperabilitet. ASTM standard T1-skena har en draghållfasthet ≥900MPa, Brinell-hårdhet HB280-320, och dess slitstyrka är 10% högre än R260. Den är speciellt utformad för nordamerikanska tunga fraktlinjer. Den måste klara AAR M1003-certifiering för att verifiera dess slitstyrka och utmattningsbeständighet. Svavel- och fosforhalten i R260-skenan måste vara ≤0,03 %, och innehållet av inneslutningar kontrolleras strikt för att undvika utmattningssprickor på skenhuvudet. T1-skenan använder vakuumavgasningsprocess, med syrehalt ≤20ppm, vilket kraftigt minskar inre porositetsdefekter. Certifieringstestet av utländska standardskenor måste täcka flera dimensioner såsom draghållfasthet, slag, hårdhet och metallografisk struktur, och kan komma in på målmarknaden först efter att ha klarat certifieringen. Räls av olika standard kan inte blandas, annars orsakas onormalt hjul-rälsslitage på grund av prestandaskillnader, vilket påverkar körsäkerheten.
Vilka är riskerna med inneslutningar i den metallurgiska rälsprocessen och den exakta styrtekniken?
Inneslutningarna i räls inkluderar främst sköra partiklar som aluminiumoxid och mangansulfid. Dessa partiklar kommer att förstöra kontinuiteten i rälsmatrisen, bli källor till spänningskoncentration, inducera sprickinitiering under hjul-rälsbelastning och förkorta räls livslängd med 30 %-50 %. Stora-inneslutningar (diameter ≥50μm) kommer också att orsaka avskalning av skenan under rälshuvudslipning, påverka skenytans jämnhet och öka hjul-rälsvibrationen. Den exakta kontrollen av inneslutningar måste börja från ståltillverkningsprocessen, med LF-ugnsraffinering + VD vakuumavgasningsprocessen. LF-ugnsraffinering kan ta bort oxidinneslutningar i smält stål, och VD-vakuumavgasning kan minska väte- och kväveinnehållet, vilket minskar gasinneslutningar. Elektromagnetisk omrörningsteknik används i den kontinuerliga gjutningsprocessen för att förfina korn, göra inneslutningar jämnt spridda och undvika lokal aggregation; under rullning krossas stora-inneslutningar genom plastisk deformation vid hög-temperatur för att minska riskerna. Innan skenan lämnar fabriken måste metallografisk provning utföras, och inneslutningsgraden ska vara ≤2. Produkter som överskrider standarden måste värmebehandlas eller skrotas.
Vilka är orsakerna till segregering av järnvägsmaterial och de tekniska åtgärderna för homogeniseringsbehandling?
Spårmaterialsegregering är uppdelad i centrumsegregation och dendritisk segregation. Centrumsegregering bildas genom ojämn stelning av smält stål under kontinuerlig gjutning och anrikning av lösta element i centrum; dendritisk segregation orsakas av ojämn fördelning av lösta element vid korngränser och inuti korn under korntillväxt. Segregation kommer att orsaka lokala sammansättningsskillnader hos skenan, vilket resulterar i ojämn hårdhetsfördelning av skenhuvudet, minskad slitstyrka och till och med skenhuvudet flagning i svåra fall. Kärnteknologin för homogeniseringsbehandling är den kontrollerade rullnings- och kylprocessen. Under valsning används stor deformationsvalsning i austenitområdet med hög -temperatur, med en deformationsmängd ≥60 %, för att bryta den dendritiska strukturen och främja homogenisering av sammansättningen; efter valsning används sektionskylning för att kontrollera kylhastigheten vid 5-10 grader /s för att undvika ojämn struktur orsakad av för snabb kylning. För skenor med kraftig segregation kan offline-glödgningsbehandling användas, med glödgningstemperaturen kontrollerad till 720-750 grader och håller i 2-3 timmar för att tillåta tillräcklig diffusion av lösta element och eliminera segregationsdefekter. Efter homogeniseringsbehandling måste skenans hårdhetsgradient testas, och hårdhetsskillnaden från skenhuvudets yta till insidan måste vara ≤20HB för att säkerställa enhetlig och stabil prestanda.
Vilka är kärnpunkterna och kvalificeringskriterierna för spårmetallurgisk kvalitetstestning?
Kärnan i metallurgisk kvalitetstestning av järnväg inkluderar analys av kemisk sammansättning, inklusionsklassning, metallografisk strukturtestning och mekanisk egenskapstestning. Analys av kemisk sammansättning använder en spektrometer för att detektera innehållet av kol, mangan, vanadin och andra grundämnen, och avvikelsen måste uppfylla kraven i nationella/utländska standarder. Inklusionsklassificeringen använder ett metallografiskt mikroskop, utvärderat enligt GB/T 10561-standarden, och klass A (sulfid) och Klass B (aluminiumoxid) inneslutningar måste vara ≤2. Metallografisk strukturtestning kräver att rälshuvudet är en fin perlitstruktur med ett perlitlamellavstånd ≤0,2μm. Onormala strukturer som martensit och bainit är strängt förbjudna, vilket kommer att leda till spröd brott på skenan. Testning av mekaniska egenskaper inkluderar dragprovning, slagprovning och hårdhetstest. Dragtestet kräver draghållfasthet och töjning för att uppfylla standarden, slagtestet kräver låg-temperaturseghet ≥20J/cm² (-20 grader), och hårdhetstestet kräver rälshuvudets hårdhet HB280-320. Först när alla testobjekt är kvalificerade kan den metallurgiska kvaliteten bedömas som upp till standard. Om något föremål är okvalificerat måste tillverkningsprocessen spåras och testas på nytt efter rättelse.