Ulusal Standart/Uluslararası Standart Ray Malzemesi Metalurjik Kalite Kontrol ve Performans Homojenizasyon Teknolojisi
Ulusal standart demiryolu U71Mn ve U75V arasındaki malzeme bileşimi farklılıkları ve uygulanabilir hat senaryoları nelerdir?
Ulusal standart demiryolu U71Mn'nin karbon içeriği %0,70-%0,75'te, manganez içeriği %1,10-%1,40'ta kontrol edilir, vanadyum elementi içermez, iyi plastiklik ve kaynaklanabilirliğe sahiptir, sıradan demiryolu ana hatları ve yüke ayrılmış hatlar gibi düşük-hızlı ağır-taşıma hatları için uygundur. U75V rayının karbon içeriği %0,73-%0,80, manganez içeriği %1,00-%1,30'dur ve %0,04-%0,12 vanadyum elementi ekler. Vanadyum, karbonitritler oluşturmak, taneleri rafine etmek, rayın gücünü ve aşınma direncini geliştirmek için karbon ve nitrojenle birleşir ve yüksek hızlı demiryolları ve yolcuya özel hatlar için özel olarak tasarlanmıştır. U71Mn rayının çekme mukavemeti ≥880MPa'dır ve uzama ≥%10 olup sıradan demiryolu trenlerinin yük etkisini karşılar; U75V rayının çekme mukavemeti ≥980MPa'dır ve uzama ≥%9'dur, bu da yüksek hızlı demiryolu tekerlek rayının yüksek frekanslı alternatif stresine dayanabilir. İki tip rayın haddelenmesi için farklılaştırılmış kontrollü haddeleme ve soğutma işlemleri benimsenmelidir. U75V'nin, vanadyum elemanlarının güçlendirme etkisine tam anlamıyla yer vermesini sağlamak için bir vanadyum çözeltisi işleme adımı eklemesi gerekir. Ulusal standart rayların malzeme bileşimi sapması ±%0,02 dahilinde kontrol edilmeli ve her parti fabrikadan çıkmadan önce test edilmeli ve aşırı bileşime sahip ürünlerin kullanıma sunulması kesinlikle yasaktır.
Yabancı standart ray R260 (UIC standardı) ile T1 (ASTM standardı) arasındaki performans farkları ve sertifikasyon gereklilikleri nelerdir?
UIC standardı R260 rayının çekme mukavemeti ≥880MPa, Brinell sertliği HB260-300, darbe dayanıklılığı ≥27J/cm² olup, Avrupa sınır ötesi demiryolları ve şehir içi demiryolu taşımacılığı için uygundur. Birlikte çalışabilirliğin teknik gereksinimlerini karşılamak için EN13674-1 sertifikasını geçmesi gerekir. ASTM standardı T1 rayının çekme mukavemeti ≥900MPa, Brinell sertliği HB280-320'dir ve aşınma direnci R260'ınkinden %10 daha yüksektir. Kuzey Amerika ağır yük yük hatları için özel olarak tasarlanmıştır. Aşınma direncini ve yorulma direncini doğrulamak için AAR M1003 sertifikasını geçmesi gerekir. R260 rayının kükürt ve fosfor içeriği ≤%0,03 olmalıdır ve ray kafasındaki yorulma çatlaklarını önlemek için kalıntıların içeriği sıkı bir şekilde kontrol edilir. T1 rayı, iç gözeneklilik kusurlarını büyük ölçüde azaltan oksijen içeriği ≤20ppm olan vakumlu gaz giderme işlemini benimser. Yabancı standarttaki rayların sertifikasyon testinin çekme, darbe, sertlik, metalografik yapı gibi birden fazla boyutu kapsaması gerekiyor ve ancak sertifikayı geçtikten sonra hedef pazara girebiliyor. Farklı standarttaki raylar karıştırılamaz, aksi takdirde performans farklılıklarından dolayı anormal tekerlek-ray aşınması meydana gelir ve sürüş güvenliği etkilenir.
Demiryolu metalurjisi prosesindeki ve hassas kontrol teknolojisindeki yabancı maddelerin tehlikeleri nelerdir?
Raylardaki kalıntılar çoğunlukla alümina ve manganez sülfür gibi kırılgan parçacıklar içerir. Bu parçacıklar ray matrisinin sürekliliğini yok edecek, gerilim yoğunlaşma kaynakları haline gelecek, tekerlek-ray yükü altında çatlak oluşumuna neden olacak ve rayların hizmet ömrünü %30-%50 oranında kısaltacaktır. Büyük-boyutlu kalıntılar (çap ≥50μm) aynı zamanda ray kafasının taşlanması sırasında rayın soyulmasına neden olur, ray yüzeyinin pürüzsüzlüğünü etkiler ve tekerlek{12}}ray titreşimini artırır. Kalıntıların hassas kontrolü, LF fırın rafinasyonu + VD vakumlu gaz giderme prosesini benimseyerek çelik üretim prosesinden başlamalıdır. LF fırın rafinasyonu, erimiş çelikteki oksit kalıntılarını giderebilir ve VD vakumlu gaz giderme, hidrojen ve nitrojen içeriğini azaltarak gaz kalıntılarını azaltabilir. Taneleri inceltmek, kalıntıları eşit şekilde dağıtmak ve yerel topaklanmayı önlemek için sürekli döküm prosesinde elektromanyetik karıştırma teknolojisi benimsenir; Yuvarlanma sırasında, büyük-boyutlu kalıntılar, tehlikelerini azaltmak için yüksek{16}}sıcaklıktaki plastik deformasyon yoluyla ezilir. Ray fabrikadan çıkmadan önce metalografik test yapılmalı ve dahil olma derecesi ≤2 olmalıdır. Standardı aşan ürünlerin yeniden ısıl işleme tabi tutulması veya hurdaya çıkarılması gerekir.
Ray malzemesi ayrışmasının nedenleri ve homojenizasyon işlemine yönelik teknik önlemler nelerdir?
Ray malzemesi ayrımı, merkez ayrımı ve dendritik ayrım olmak üzere ikiye ayrılır. Merkezi ayrışma, sürekli döküm sırasında erimiş çeliğin eşit olmayan katılaşması ve merkezdeki çözünen elementlerin zenginleşmesiyle oluşur; dendritik ayrışma, tane büyümesi sırasında tane sınırlarında ve tane içinde çözünen elementlerin eşit olmayan dağılımından kaynaklanır. Ayrışma, rayın yerel bileşiminde farklılıklara neden olacak, bu da ray kafasının eşit olmayan sertlik dağılımına, aşınma direncinin azalmasına ve hatta ciddi durumlarda ray kafasının soyulmasına neden olacaktır. Homojenleştirme işleminin temel teknolojisi kontrollü haddeleme ve soğutma işlemidir. Haddeleme sırasında, dendritik yapıyı kırmak ve bileşimin homojenleşmesini desteklemek için yüksek-sıcaklıktaki ostenit bölgesinde deformasyon miktarı ≥%60 olan büyük deformasyon haddelemesi benimsenir; Haddelemeden sonra, çok hızlı soğutmanın neden olduğu düzensiz yapıyı önlemek için soğutma hızını 5-10 derece/s'de kontrol etmek üzere kesit soğutma benimsenir. Şiddetli ayrışmaya sahip raylar için, tavlama sıcaklığının 720-750 derecede kontrol edildiği ve çözünen elementlerin yeterli difüzyonuna izin vermek ve ayrışma kusurlarını ortadan kaldırmak için 2-3 saat bekletilerek çevrimdışı tavlama işlemi benimsenebilir. Homojenizasyon işleminden sonra rayın sertlik derecesi test edilmeli ve düzgün ve istikrarlı bir performans sağlamak için ray kafası yüzeyinden iç tarafa kadar olan sertlik farkı ≤20HB olmalıdır.
Demiryolu metalurjisi kalite testi için temel öğeler ve yeterlilik kriterleri nelerdir?
Demiryolu metalurjik kalite testinin temel öğeleri arasında kimyasal bileşim analizi, katılım derecesi, metalografik yapı testi ve mekanik özellik testi yer alır. Kimyasal bileşim analizi, karbon, manganez, vanadyum ve diğer elementlerin içeriğini tespit etmek için bir spektrometre kullanır ve sapmanın ulusal/yabancı standartların gerekliliklerini karşılaması gerekir. Dahil etme derecelendirmesi, GB/T 10561 standardına göre değerlendirilen metalografik bir mikroskop kullanır ve Sınıf A (sülfür) ve Sınıf B (alümina) kalıntıların dereceleri ≤2 olmalıdır. Metalografik yapı testi, ray başlığının ≤0,2μm perlit katmanlı aralıklı ince bir perlit yapı olmasını gerektirir. Rayın gevrek kırılmasına neden olacak martensit ve beynit gibi anormal yapılar kesinlikle yasaktır. Mekanik özellik testleri çekme testi, darbe testi ve sertlik testini içerir. Çekme testi, standardı karşılamak için çekme mukavemeti ve uzamayı gerektirir; darbe testi, ≥20J/cm² (-20 derece) düşük-sıcaklık darbe dayanıklılığını gerektirir ve sertlik testi, HB280-320 ray kafası sertliğini gerektirir. Yalnızca tüm test öğeleri nitelikli olduğunda metalurjik kalitenin standartlara uygun olduğu değerlendirilebilir. Herhangi bir öğenin niteliksiz olması durumunda, üretim süreci izlenmeli ve düzeltme sonrasında yeniden test edilmelidir.