Вуглецева сталь — це залізо, леговане вуглецем, і її поведінка в основному залежить від вмісту вуглецю. Чотири традиційні типи, у порядку зростання вуглецю, це низьковуглецева, середньовуглецева, високовуглецева та ультра-високовуглецева сталь. Вміст вуглецю підвищує міцність і твердість, але знижує пластичність, в’язкість і зварюваність, тому вибір матеріалу – це завжди баланс, а не змагання за найбільше число.
Чотири типи вуглецевої сталі
| Тип | Вміст вуглецю | Типові властивості | Загальне використання |
| Низьковуглецевий (м'яка сталь) | Нижче 0,3% | М'який, пластичний, легко зварюється і формується | Конструкційні секції, труби, кузови, загальні вироби |
| Середній вуглець | 0.3-0.6% | Баланс міцності і пластичності | Шестерні, осі, вали, деталі машин |
| Високий вміст вуглецю | 0.6-1.0% | Твердий, зносостійкий, менш пластичний | Пружини, дроти, ріжучі інструменти, рейки |
| Над-високий вміст вуглецю | 1.0-2.0% | Надзвичайно твердий і крихкий | Плашки, пуансони, спеціальні ріжучі кромки |
Як класифікується рейкова сталь
Рейкова сталь виробляється в трьох сімействах. Вуглецеві рейки виплавляють і прокатують із залізної руди-на основі тепла, покладаючись головним чином на вуглець і марганець для міцності; типова звичайна рейкова сталь містить приблизно 0,40-0,80% вуглецю з марганцем близько 1,0-1,4%. Рейки зі сплаву додають невелику кількість легуючих елементів, таких як ванадій, титан, хром або ніобій, щоб підвищити міцність і міцність за межі вуглецевих марок. Термічно оброблені рейки — це вуглецеві або сплавні рейки, які нагріваються, а потім охолоджуються в контрольованих умовах для покращення перлітної структури; головка рейки створює загартований шар, який значно покращує зносостійкість і продовжує термін служби.
Сорти та механічні властивості китайських рейок
Гарячекатані рейки (GB/T 2585)
| Оцінка | Міцність на розрив (МПа) | Твердість (HB) |
| U75V | принаймні 980 | 280-320 |
| U78CrV | принаймні 1080 | 310-360 |
| U76CrRE | принаймні 1080 | 310-360 |
| U77MnCr | принаймні 980 | 290-330 |
Термо{0}}оброблені рейки
| Оцінка | Міцність на розрив (МПа) | Твердість (HB) |
| U75V (термічно оброблений) | принаймні 1180 | 320-380 |
| U78CrV (термічно оброблений) | принаймні 1280 | 370-420 |
Сімейства European та UIC використовують власні позначення: R260 і R350HT відповідно до EN 13674-1, а класи 700, 900A і 1100 відповідно до UIC 860, де число означає мінімальну міцність на розрив у МПа.
Вибір правильної рейкової сталі
Вибирайте клас залежно від трафіку: велике навантаження на вісь і гострі повороти вимагають твердіших,-міцніших головок, саме тут термічно{1}}оброблені рейки мають перевагу. Прямі, малонавантажені волосіні можуть працювати зі стандартними вуглецевими класами за менших витрат. Зварюваність також має значення: високо{4}}вуглецеві та сплавні рейки потребують контрольованих процедур зварювання, а хімічний склад рейки має бути сумісним з процесом зварювання, який використовується в проекті. Для кріпильних компонентів пружинні сталі, такі як 60Si2MnA, мають високий-вуглецевий діапазон, а твердість кліпси після термічної обробки зазвичай становить 42-50 HRC.
Поширені помилки
Високий вміст вуглецю автоматично не означає кращого: над-високовуглецева сталь надто крихка для структурних і динамічних частин. Рейки не виготовлені з низьковуглецевої сталі, яка зношується місяцями. І словосполучення легована сталь не означає нержавіючу сталь: легуючі елементи додаються в невеликих відсотках для підвищення міцності та міцності, а не для стійкості до корозії.
FAQ
Чому рейкова сталь завжди має високий вміст вуглецю?
Оскільки головка рейки повинна протистояти зносу, а рейка в цілому повинна протистояти вигину та втомі. Високий вміст вуглецю забезпечує необхідну твердість і міцність, тоді як специфічні рівні вуглецю та марганцю налаштовані на зварюваність і міцність.
Яка різниця між карбоновою рейкою та рейкою зі сплаву?
Карбонова рейка покладається на вуглець і марганець для міцності; рейка зі сплаву додає невелику кількість ванадію, титану, хрому або ніобію для підвищення міцності та міцності.
Що термічна обробка робить з рейкою?
Контрольоване нагрівання та охолодження покращує структуру перліту та створює загартований шар на головці рейки, зазвичай підвищуючи міцність на розрив на 150-200 МПа та помітно покращуючи термін служби на вигнутій колії.
Чи U75V кращий за U71Mn?
U75V має вищу міцність і кращу зносостійкість і є звичайним вибором для важких-магістралей і високо-швидкісних ліній. U71Mn залишається широко використовуваним для звичайних ліній, де його зварюваність і вартість добре балансують.
Чи можна легко зварювати високовуглецеву сталь?
Ні. Високовуглецеві сталі потребують контрольованого попереднього нагріву, кваліфікованих процедур і перевірки після-зварювання, тому зварювання рейок (стикове, термітне або алюмотермічне) є спеціалізованою операцією із затвердженими параметрами.
Яку твердість повинні мати пружинні затискачі?
Залізничні пружинні затискачі зазвичай загартовані та відпущені до 42-50 HRC. Менша твердість ризикує пластичною деформацією та втратою навантаження на носок; вища твердість створює ризик крихкого руйнування під ударом.