Od koje vrste čelika je napravljena željeznička pruga? Objašnjene klase šinskog čelika

Šina funkcionira kao kontinuirana elastična greda koju podupiru pragovi i sistemi za pričvršćivanje. On prenosi koncentrisane kontaktne sile kotača na temelj kolosijeka, zadržavajući geometrijsku stabilnost, tako da čelik od kojeg je valjan mora odoljeti habanju, zamoru kontakta kotrljanja, udaru i savijanju, sve odjednom. Običan konstrukcijski čelik to ne može učiniti, zbog čega se šina valja od namjenskih šinskih čelika uz pažljivo kontroliranu kemiju i, sve više, kontroliranu toplinsku obradu.

Glavne vrste šinskog čelika

1. Visoko-ugljični mangan čelik (U71Mn)

U71Mn je čelik za radnu šinu u Kini i naširoko se koristi za željezničke i kranske šine. Njegova kombinacija ugljenika i mangana daje odličnu otpornost na habanje, žilavost i čvrstoću na zamor, sa vlačnom čvrstoćom od najmanje 880 MPa. Kao{4}}valjana tvrdoća je tipično u rasponu od 240-270 HB.

Steel Grade	C (%)	Si	Mn	Cr	V	P	S	Vlačna čvrstoća Rm (MPa)
U71Mn	0.65-0.76	0.15-0.58	0.70-1.40	-	-	max 0,035	max 0,030	min 880

2. Vanadijum{1}}Legirani šinski čelik (U75V)

U75V dodaje mali sadržaj vanadijuma bazi sa visokim-ugljikom mangana. Vanadijum oplemenjuje zrno i povećava čvrstoću, otpornost na zamor i otpornost na pukotine, što čini U75V izborom za linije velike brzine-i jako zakrivljene delove gde je zamor način kontrole kvara.

Steel Grade	C (%)	Si	Mn	Cr	V	P	S	Vlačna čvrstoća Rm (MPa)
U75V	0.71-0.80	0.50-0.80	0.75-1.05	-	0.04-0.12	max 0,035	max 0,030	min 980

3. Evropske EN šinske klase (EN 13674-1)

Evropske šine se klasifikuju prema vlačnoj čvrstoći. R260 je klasa-opće namjene za konvencionalni magistralni saobraćaj; R350HT je termički-obrađen za visoku tvrdoću, specificiran za teške-puteve za vuču i velike- zone habanja kao što su oštre krivine i kočni dijelovi.

Ocjena	Standard / Region	Tipični sastav (tež.%)
R260	EN 13674-1 (Evropa)	C 0,67-0,80, Mn 0,90-1,20, Si max 0,50
R350HT	EN 13674-1 (Evropa)	C 0,75-0,85, Mn 0,80-1,20, Cr 0,20-0,50
Ocena 260	AREMA (Sjeverna Amerika)	C približno 0,77, Mn približno 1,0-1,2, Si približno 0,2
Ocena 350	AREMA + specifikacije mlina (SAD/Kanada)	C 0,78-0,83, Mn 0,90-1,20, Cr 0,2-0,6, V/Nb mikrolegirane

4. Ostali legirani čelici za šine

Krom i mikro{0}}elementi se dodaju u nekim razredima kako bi povećali tvrdoću i otpornost na habanje za industrijske, rudarske i dizalice. Bainitski čelici za šine (kao što je BH grade u JIS E 1101, usvojen u dijelovima Evrope i Indije) mijenjaju određenu tvrdoću za superiornu žilavost i otpornost na pucanje.

Zašto kontakt sa šinom -točka diktira čelik

Kontaktna površina između čeličnog točka i glave šine je otprilike veličine novčića, a ipak nosi cijelo osovinsko opterećenje, desetine tona, milione puta tokom vijeka šine. Taj koncentrirani kontakt zahtijeva čelik koji je dovoljno tvrd da odoli plastičnom strujanju i habanju, ali dovoljno čvrst da ne pukne. Zbog toga je hemija čelika za šine balans: više ugljika povećava tvrdoću, ali smanjuje zavarljivost i žilavost, pa je specifikacija odabrana za promet, a ne maksimizirana.

Da li različiti standardi koriste isti čelik?

Ne, iako postoji preklapanje. Svaki standard, GB, EN, AREMA, JIS, AS, specificira hemiju, termičku obradu i mehanička svojstva kako bi odgovarao uslovima kućnog saobraćaja. GB U71Mn šina i EN R260 šina su oboje od visoko-ugljičnog manganskog čelika sa sličnim performansama, ali se razlikuju tačna ograničenja, testiranje i dimenzije profila. Kupci treba da navedu i standard profila i klasu čelika, jer oni nisu zamjenjivi bez provjere.

Često postavljana pitanja

Zašto se obični konstrukcijski čelik ne koristi za željezničku prugu?

Konstrukcionom čeliku nedostaju tvrdoća, čvrstoća na zamor i otpornost na habanje koje zahtijevaju kontaktne tračnice{0}}točaka. Njegova jačina tečenja i izduženje odgovaraju konstrukcijskim okvirima, a ne milionima koncentrisanih opterećenja kotača, tako da bi se šine istrošile i popucale u roku od nekoliko mjeseci.

Koja je razlika između U71Mn i U75V?

U75V dodaje vanadijum (0,04-0,12%), koji rafinira zrno i podiže zateznu čvrstoću na najmanje 980 MPa naspram 880 MPa za U71Mn. U75V se bira tamo gdje su bitni zamor i otpornost na pukotine, kao što su velike{9}}brzine i oštre krivine; U71Mn je klasa opće namjene.

Da li se čelik za željezničke pruge može kaliti?

Da. Čelik za šine može se-očvrsnuti toplinskom obradom kako bi se povećala površinska tvrdoća dok jezgro zadržalo čvrsto. Toplinski{3}}obrađene vrste kao što je R350HT ili glava{5}}kaljeni U75V su specificirane gdje habanje kontrolira vijek trajanja šine, npr. teški-odsjeci za vuču i oštre-krivine.

Koju tvrdoću obično postiže čelik za šine?

Kao-valjani slojevi kao što je U71Mn obično dostižu 240-270 HB, dok termički obrađeni slojevi postižu znatno veću površinsku tvrdoću. Vrijednosti tvrdoće su potvrđene certifikatom o ispitivanju mlina za svaku isporuku.

Da li se različite vrste čelika za šine mogu zavariti zajedno?

Da, sa kontroliranim postupcima zavarivanja. Čelici za šine su zavarljivi unutar definisanih granica ekvivalenta ugljika; fleš-sučeono zavarivanje i termičko zavarivanje su standardni. Zavarivanje između različitih klasa zahtijeva proceduru usklađenu s obje kemijske tvari, posebno kada se jedna termički-tretira.

Kako da odaberem pravi čelik za šine za svoj projekat?

Počnite s osovinskim opterećenjem, brzinom, godišnjom tonažom i radijusom krivine. Nivo-opće namjene (U71Mn, R260) odgovara konvencionalnom saobraćaju; teški{4}}prevoz, velika-brzina i oštre krivine opravdavaju premium razrede (U75V, R350HT). Pošaljite podatke o prometu dobavljaču, a klasa, profil i termička obrada se mogu uskladiti s njima.