Результаты испытаний на стойкость против образования выщербин II типа

Марка стали	Вид термич. обработки	Хим. состав, %		Нагрузка, кг	Число циклов до разрушения поверхности роликов х		Механические св-ва
		С	Mn
					у пов-ти катани	из середины обода	Твердость, Нв	Предел прочности	Предел текучести	Относит. удл. %	Отн Сужение %
А-5	Закалка с прокатного нагрева	0,60	0,87	150 100 50	2,2 2,4 4,1	2,2 5,2 13,2	285	86	58	19,6	48,7
							224	85	46	16,1	21,5
Б-5	Закалка со спец. нагрева	0,62	0,71	150 100 50	2,8 5,2 15,5	2,5 8,6 17,6	266	100	61	17	41
							255	88	47	17	38
В-5	Нормализация	0,56	0,90	150 100 50	2,2 6,8 18,5	3,4 5,1 19,3	205	78	41	20	39,4
							208	78	42	19	36,5
А-6	Закалка с прокатного нагрева	0,69	0,81	100	3,2	3,3	266	94	63,5	17	37
							255	92,5	55	13	22
Б-6	Закалка со спец. нагрева	0,69	0,83	100	10,9	12,9	243	102,5	64	15,3	39,6
							253	91	52,5	14	29,3
В-6	Нормализация	0,62	0,85	100	7,5	6,7	205	78	35	19,5	36,4
							213	79	35	17	28,2
А-7	Закалка с прокатного нагрева	0,76	0,88	100	3,5	15,3	273	98	66,5	16,5	41
							265	97	56	14,8	26,4
Б-7	Закалка со спец. нагрева	0,82	0,92	100	18,8	8,9	321	104	71	15,5	33,6
							285	98	58	12,5	21
В-7	Нормализация	0,81	0,82	100	4,8	7,9	235	90	34	16,2	27,8
							235	82	36	15,5	20,7

Таким образом, достижение максимальной твердости без­условно желательно как с точки зрения повышения стойкости против образования выщербин II типа, так и с точки зрения по­вышения износостойкости колес.

Изменение твердости по сечению обода при раз­личных видах термической обработки иллюстри­руется диаграммами рис. 210. Наибольшей твер­достью обладают колеса, закаленные с прокатного нагрева и охлажденные на воздухе (без отпуска). Близки к ним по твердо­сти колеса, закаленные со специального нагрева и также охлажденные на воздухе (без отпуска). Отпуск снижает твер­дость, причем это сниже­ние в колесах, закаленных со специального нагрева, меньше, чем в колесах, закаленных с общего нагрева. Норма­лизованные колеса значительно уступают по твердости коле­сам, подвергавшимся закалке. Перепад твердости от поверхно­сти к середине обода увеличивается с уменьшением содержания углерода. Отсюда следует, что поверхностная твердость опре­деляется режимом термической обработки колес, а глубинная — химическим составом стали.

Таким образом, высокая твердость, являющаяся характерным признаком высокой стойкости колес против образования выщербин II типа и износа, лучше всего достигается в колесах из стали с более высоким содержанием углерода, в особенности подверг­нутых закалке со специального нагрева. При любом содержании углерода в изученных пределах закалка со специального нагре­ва повышает твердость колес.

Рис. 209. Изменение потери веса образцов роликов в зависимости

от содержания углерода в колесной стали:

1-закалка с прокатного нагрева; 2-закалка со специального нагрева; 3-нормализация

Эксплуатационные испытания опытных колес позволили уста­новить выход колес из строя из-за наличия выщербин I и II типа. Испытания колес производились под цельнометаллическими пассажирскими вагонами с нагрузкой на ось около 16 т при средней технической скорости поезда 50 км/час и максимальной 70 км/час (Транссибирская магистраль).

Стойкость колес против образования выщербин оценивалась по числу смен колесных пар, отнесенному к измерителю пробе­га в осе-километрах. В качестве измерителя пробега принимался пробег в осе-км.

В результате исследования было установлено, что выход ко­лес из строя по выщербинам I типа значительно превышает вы­ход из строя по выщербинам II типа.

Данные о выходе колес из строя приведены в табл. 32.

Как видно из данных таблицы, интенсивность образования выщербин I типа, независимо от вида термической обработки, увеличивается с повышением содержания углерода в стали, а выщербин II типа — уменьшается.

Число случаев смены по выщербинам I типа колес из стали с пониженным, средним и повышенным содержанием углерода относятся как 1:1,55:2,21, а по выщербинам II типа — как 1,0:0,67:0,30. Суммарные числа смей по выщербинам обоих типов относятся как 1 : 1,35 : 1,79 (см. табл. 33).

Таким образом, содержание углерода является одним из наи­более существенных факторов, влияющих на стойкость колес в эксплуатации в изученных условиях. Можно с уверенностью полагать, что в условиях, аналогичных условиям проведенных экс­плуатационных испытаний (значительные пути торможения, большие уклоны, низкая температура воздуха и высокие нагруз­ки на ось), стойкость цельнокатаных колес должна определять­ся выходом колес из строя по выщербинам I типа. Поскольку же понижение содержания углерода в колесной стали в значитель­ной мере снижает выход из строя колес по выщербинам I типа (без учета термической обработки), постольку следует стремить­ся к внедрению в эксплуатацию колес с пониженным для колес­ной стали содержанием углерода.

Рис. 210. Изменение твердости колес по сечению обода в зависимости от режима термической обработки

Таблица 32