Химический состав стали опытных марок (по контрольному анализу готовых колес), %

Уровень содержания углерода, %	Марка стали	Содержание элементов, %
		С	Mn	C+1/4Mn
Пониженное 055-060	А-5 Б-5 В-5	0,60 0,62 0,56	0,87 0,71 0,90	0,82 0,80 0,785
Среднее 063-068	А-6 Б-6 В-6	0,69 0,69 0,62	0,81 0,83 0,85	0,80 0,90 0,83
Повышенное 076-079	А-7 Б-7 В-7	0,76 0,82 0,81	0,88 0,92 0,82	0,98 1,05 1,015

Термическая обработка колес производилась по следующим режимам:

1. Поверхностная закалка обрызгиванием водой с прокатного нагрева с последующим самоотпуском в неотапливаемых колод­цах. Температура закалки колес с пониженным содержанием углерода находилась в пределах 940—980°, а для колес со сред­ним и повышенным содержанием углерода температура колес перед закалкой снижалась путем подстуживания до 840—850°. Продолжительность обрызгивания колес была выбрана в преде­лах от 80 до 120 сек., причем минимальная продолжительность относилась к колесам марки А-7, а максимальная — марки А-5.

2. Поверхностная закалка обрызгиванием водой со специ­ального нагрева с последующим самоотпуском в неотапливаемых колодцах. Температура закалки колес из стали всех марок (Б-5, Б-6 и Б-7) колебалась в незначительных пределах: 820—860°. Продолжительность закалки 40—50 сек.

3. Нормализация со специального нагрева с последующим от­пуском. Температура нормализации колес из стали всех марок (В-5, В-6 и В-7) — 850—870°. Температура отпуска колес из стали марок В-5, В-6 и В-7 — соответственно 520, 550 и 600°. После выдержки при температуре отпуска в течение 2,5—3 час. колеса стопками охлаждались на воздухе.

Оценка стойкости колес против разрушения при переменных напряжениях в контакте была произведена на основе сравни­тельных испытаний образцов-роликов диаметром 40 и шириной 10 мм на трехроликовой машине трения. Ролики вырезались из поверхностной зоны колес и из середины обода. Испытания по­казали, что прочность в контакте зависит как от химического со­става, так и от веда термической обработки, определяющей ме­ханические свойства и микроструктуру колесной стали.

В табл. 31 приведены результаты испытаний на контактную прочность роликов, вырезанных из опытных колес.

Из данных таблицы видно, что наименьшей стойкостью про­тив усталостных напряжений (выщербин II типа) обладают об­разцы, вырезанные из поверхностного слоя колес, закаленных с прокатного нагрева. Наибольшую стойкость показали ролики из колес, закаленных со специального нагрева⁴. Ролики из норма­лизованных колес показали средние значения числа циклов до разрушения.

Для роликов, вырезанных из поверхностного слоя, характер­но увеличение устойчивости против выщербливания II типа с по­вышением твердости при данных условиях испытания. Для ро­ликов, вырезанных из середины обода, не наблюдается законо­мерности в изменении стойкости в зависимости от вида терми­ческой обработки, что, очевидно, следует объяснить малым влиянием поверхностной закалки па механические свойства и микроструктуру средней части обода. Вместе с тем тенденция к повышению стойкости против образования выщербин II типа для колес, термически обработанных с перекристаллизационного на­грева, сохраняется.

Следует также отметить, что ролики, вырезанные из средней части обода, показали во всех случаях большую стойкость про­тив образования выщербин II типа, чем ролики, вырезанные из поверхостной зоны. Особенно значительна разница при малых нагрузках.

Изностостойкость стали опытных колес определялась путем измерения потери в весе ролика при испытании на истирание. Условия испытания: 70 тыс. оборотов рельсового ролика; давле­ние между роликами 70 кг. Образцы-ролики диаметром 40 и шириной 10 мм испытывались в паре с рельсовым роликом диаметром 40 и шириной 6 мм. Ролики вырезались из поверхностной зоны и из средней части обода колеса.

Диаграмма рис. 209 иллюстрирует зависимость потери в весе образцов от содержания углерода и вида термической обработки. Закалка колес с прокатного нагрева дала наихудшие резуль­таты⁵. Наименьший износ показали образцы, вырезанные из ко­лес, закаленных со специального нагрева, обладающие наиболь­шей твердостью.

Таблица 31