Продолжительность обрызгивания колес при закалке с отдельного нагрева

Группы плавок	Содержание углерода, %	Продолжительность обрызгивания колеса, сек. При диаметре
		950 мм	1050 мм
1	055-060	55	60
2	061-065	50	55
3	Более 065	45	50

После закалки колеса стопками в горизонтальном положении укладываются для самоотпуска и дальнейшего замедленного охлаждения в ямы, футерованные кирпичом. Охлаждение до тем­пературы цеха производится в стопках на воздухе.

Микроструктура колес у поверхности катания — сплошной сорбит; на глубине 30 мм от поверхности катания — замкнутая сетка феррита по границам зерен перлита балла 6 (рис. 201). Местами наблюдается более ясно выраженное строение перлита.

Мелкозернистая структура перекристаллизации обеспечивает высокие пластические свойства при высоком пределе прочности: — 95— 100 кг/мм, 84 — 11,5 — 16%, — 22—34%.

Рис. 201. Микроструктура колеса, подвергшегося обрызгиванию со специального нагрева с последующим соамоотпуском (на глубине 30мм) х 100

Планом реконструкции колесопрокатного цеха завода им, К. Либкнехта, так же, как и для Уральского завода, предусмот­рена термическая обработка колес со специального нагрева. При этом для нагрева под закалку будут использованы печи с вра­щающимся кольцевым подом. Отпуск после обрызгивания будет производиться в отапливаемых колодцах.

Рассмотрение описанных выше технологических процессов термической обработки колес позволяет установить, что поверх­ностная закалка со специального нагрева с последующим от­пуском является наиболее совершенным видом термической об­работки, обеспечивающим высокие механические свойства ко­лес, минимальные тепловые напряжения в местах перехода от ступицы к диску и от диска к ободу и, следовательно, высокую прочность и износостойкость колес в эксплуатации.

Закалка со специального нагрева в масле. Закалку со спе­циального нагрева в масле с последующим отпуском применяют заводы Карнеги Иллинойс Стил Корп. и АРМКО.

На заводах Карнеги Иллинойс Стил Корп. колеса нагревают­ся в печи непрерывного действия с шагающим подом до 800— 820°. Затем колеса полностью погружаются в масло, причем им сообщается вращение в течение заданного промежутка времени. Вращение колеса обеспечивается подвешиванием его на кра­не при помощи специальной штанги. После закалки колеса под­вергаются отпуску, температура которого устанавливается в за­висимости от требуемой твердости и механических свойств. При желании оставить ступицу мягкой, ее перед погружением в мас­ло закрывают специальными дисками.

Технология заводов АРМКО несколько сложней. Колеса на­греваются в печи с кольцевым вращающимся подом до 820— 840°. Закалка осуществляется погружением колеса в вертикаль­ном положении в масляную ванну, при этом колесо насаживает­ся на специальный шток закалочной машины (рис. 202). В про­цессе закалки колесо поднимается и опускается в ванне.

Рис. 202. Закалочная машина с масляной ванной

После закалки колеса подвергаются отпуску в печах шахт­ного типа, отапливаемых газом. Колеса при этом укладываются в печь стопками в горизонтальном положении. Продолжитель­ность отпуска 12 час. Температура отпуска устанавливается в зависимости от требуемых механических свойств. После отпуска колеса стопками укладываются в выложенные кирпичом колод­цы для замедленного охлаждения до температуры ниже 100°. Продолжительность замедленного охлаждения — до 36 час.

Однако, как показал опыт бандажного производства, при­менение в качестве закалочной среды масла не дает заметного улучшения свойств металла по сравнению с закалкой в подогре­той воде. Уральский завод для закалки бандажей успешно при­меняет подогретую воду. Нет основания предполагать, что при­менение масла для закалки цельнокатаных колес может ока­заться целесообразным.

Нормализация со специального нагрева. В СССР в опытном порядке производилась нормализация колес со специального на­грева с последующим отпуском (содержание углерода в опытных плавках 0,55—0,80%). Колеса нагревались в отапливаемых ма­зутом печах шахтного типа до 850—870°. Нагрев производился в стопках с горизонтальным положением колес. Колеса охлаж­дались на воздухе, причем раскладывались по-одному на полу цеха на расстоянии не менее 1 м одно от другого. По охлажде­нии до температуры цеха колеса снова загружались стопками по 6 шт. в шахтные печи для отпуска. Последние при загрузке име­ли температуру 520—600°. Выдержка при температуре отпуска 2,5—3 час. После отпуска колеса извлекались из печей и стопками устанавливались для замедленного охлаждения на полу цеха.

Нормализация обеспечила высокие пластические свойства и однородную мелкозернистую микростуктуру, но не обеспечила требуемых прочностных характеристик.

Нормализация сообщает колесам однородную микрострукту­ру по всему сечению обода колеса, что подтверждается одно­родностью механических свойств. Микроструктура нормализо­ванных колес — сетка феррита вокруг зерен пластинчатого пер­лита. Величина зерен в пределах балла 6 (рис. 203).

Пределы значений механических свойств: —73—80 кг/мм; —14—20%; — 20—35%.