Struktura i własności połączeń zgrzewanych stali i staliw stosowanych w kolejnictwie

Abstract

The main objectives of the work was to determine the effect of heat treatment on microstructure and properties of bainitic cast steel Lo8CrNiMo and demonstrating the possibility of producing correct resistance butt weld made of bainitic cast steel with currently used grades of rail steel 1200MnCrMoV20 and R260. Materials used nowadays in the railway industry for frogs: Hadfield cast steel (L120G13) and forged pearlitic steel (R260) do not fulfil strict conditions of exploitation and speed that should be reached on railway. One of the possible solutions is to use cast steel with bainitic or bainitic-martensitic microstructure, which allows to gain high strength. The test material is an alternative to railway frogs made of the Hadfield cast steel. In order to ensure similar wear in both the resistance butt weld and the base material, the resistance butt weld should have almost the same mechanical and tribological properties as the base metal. Thanks to using modern research methods, the heat treatment and welding technology for newly developed materials for railway crossovers were proposed in this study. Performed exploitation tests of bainitic cast steel showed that the cast can fully compete with currently used materials for the railway frogs, on which the traffic reaches the speed up to 200 km/h. Do głównych celów pracy należało określenie wpływu obróbki cieplnej na mikrostrukturę i własności staliwa bainitycznego Lo8CrNiMo oraz wykazanie możliwości wykonania poprawnego połączenia zgrzewanego staliwa bainitycznego z aktualnie stosowanymi gatunkami stali szynowych R260 i R1200MnCrMoV20. Dotychczasowe materiały stosowane w kolejnictwie na krzyżownice: staliwo Hadfielda (L120G13) oraz stal perlityczna (R260) nie spełniają rygorystycznych warunków eksploatacji i prędkości osiąganych na nawierzchniach kolejowych. Jednym z rozwiązań jest zastosowanie materiałów o mikrostrukturze bainitycznej lub bainityczno-martenzytycznej, co umożliwia uzyskanie ich wysokich własności wytrzymałościowych. Badany materiał jest alternatywą dla krzyżownic kolejowych z staliwa Hadfielda. Wykonane złącze zgrzewane powinno wykazywać jak najbliższe własności (mechaniczne, tribologiczne itp.) do materiału rodzimego gdyż wówczas zapewniają one równomierne zużywanie się zarówno w obszarze złącza jak i samego materiału rodzimego. W niniejszej pracy, wykorzystując współczesne metody badawcze, zaproponowano obróbkę cieplną oraz technologię zgrzewania dla nowo opracowanych materiałów stosowanych na rozjazdy kolejowe. Wykonane badania eksploatacyjne staliwa bainitycznego wykazały, że badane staliwo może w pełni konkurować z obecnie stosowanymi materiałami na krzyżownice kolejowe, na których prowadzi się ruch z prędkością do 200 km/h.