Для проверки в условиях повышенных нагрузок выбрали перспективный сплав, названный J6. Его лабораторные испытания в Центре транспортных технологий (TTC) дали благоприятные результаты, а впоследствии на опытных участках, где для сопоставления были уложены также рельсы из улучшенной перлитной стали, проявились достаточно хорошие и до некоторой степени неожиданные эксплуатационные характеристики.
Износные и механические характеристики рельсов из года в год совершенствуются. Срок службы рельсов в кривых малого радиуса доведен до нескольких сотен миллионов тонн брутто поездной нагрузки, а в прямых — превысил 1,35 млрд. т брутто. Высокая работоспособность рельсов в кривых достигнута благодаря использованию новой технологии термического упрочнения головки и легированию, в результате которого получается мелкозернистая перлитная микроструктура с повышенным процентным содержанием твердого износостойкого карбида железа. Современные технологические процессы позволяют изготавливать более чистую сталь с меньшим содержанием неметаллических включений, что уменьшает восприимчивость стали к зарождению внутренних усталостных дефектов.
В результате последних разработок получена очень твердая (более 400 ед. по Бринеллю) рельсовая сталь при сохранении перлитной микроструктуры, необходимых механических свойств и свариваемости. Вероятно, перлитная сталь будет и дальше совершенствоваться, но на определенном этапе металлургические ограничения станут препятствием дальнейшему увеличению твердости без отрицательного влияния на другие механические свойства или свариваемость. По этой причине исследование было сосредоточено на разработке рельсовой стали с бейнитной микроструктурой.
Рельсы, прокатанные на заводе компании Pennsylvania Steel Technologies из бейнитной стали марки J6, выплавленной компанией Ellwood City Forge, уложили на кольцевом пути полигона ускоренных эксплуатационных испытаний (FAST) TTC, имеющем радиус 350 м и возвышение наружного рельса 85 мм. На этом же пути уложили рельсы из перлитной стали с термоупрочненной головкой, поставленные пятью компаниями-изготовителями. Твердость рельсов из стали J6 составляла 415 НВ, из перлитной стали — 350 – 390 НВ. На полигоне организовали движение опытного поезда, сформированного из груженых вагонов массой брутто 143 т.
Испытания проводили в три этапа, начиная с этапа III согласно программе исследований по высоким осевым нагрузкам на полигоне FAST. На этом этапе вагоны опытного поезда были оснащены тележками с усовершенствованным рессорным подвешиванием при ограниченной лубрикации рельсов. На этапе IV вагоны имели те же тележки, но лубрикация отсутствовала. На этапе V под вагоны подкатили стандартные трехэлементные тележки и возобновили частичную лубрикацию рельсов. На каждом этапе измеряли профили рельсов.
Как и ожидалось, при использовании тележек с разным рессорным подвешиванием в условиях разных режимов лубрикации интенсивность износа рельсов существенно отличалась. Однако на этапе V, т. е. в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным, свойственным железным дорогам Северной Америки, износ рельсов из бейнитной стали в наружной нити кривой оказался на 50 % бóльшим, чем рельсов из перлитной стали. Во внутренней нити износ рельсов был незначительным. После пропуска более 400 млн. т брутто поездной нагрузки не обнаружено ни одного поврежденного рельса. Хотя износостойкость рельсов из стали J6 оказалась ниже предполагаемой, сопротивляемость образованию поверхностных трещин оказалась высокой. В то же время на всех рельсах из перлитной стали обнаружена сетка параллельных трещин в зоне рабочей выкружки головки, обусловленная повреждениями контактно-усталостного происхождения, что в эксплуатации может привести к отслоению металла. На рельсах из бейнитной стали такие дефекты отсутствовали.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.