Для бесперебойной и длительной работы железнодорожных путей важно, чтобы рельсы, по которым будет ездить пассажирский и грузовой транспорт, были сделаны из «правильного» материала.
О том, что такое рельсовая сталь и какие компоненты входят в ее состав, мы и расскажем.
Основные требования к рельсовой стали
Современные рельсовые пути должны выдерживать большие нагрузки, поэтому к химическому составу и обработке материала предъявляют серьезные требования. Их несоблюдение чревато тяжелейшими авариями на железной дороге.
Механические свойства сплавов
Сплавы, из которых делают рельсы, подвергаются циклическим нагрузкам, поэтому важно, чтобы они были устойчивыми к ней. Предел прочности должен колебаться в пределах 800–1000 МПа, в противном случае металл будет деформироваться. На прочность материала влияют еще и легирующие компоненты, входящие в его состав.
Рельсы должны справляться и с ударной нагрузкой – значение ударной вязкости материала изготовления должно находиться на уровне 2,5 кг/см2. Твердость материала зависит от качества термообработки: чем лучше проведена закалка, тем прочнее сталь.
Пластичность у рельсовой стали умеренная – продукт можно обрабатывать горячим способом, но для этого его нужно нагреть до температуры 900–1000 °C.
Химический состав рельсовой стали
Чаще всего в качестве исходного материала используется углеродистая сталь. Но избыток углерода повышает хрупкость материала, поэтому для усиления прочности стали в сплав добавляют различные ингредиенты.
Марганец улучшает механические характеристики. Благодаря этому элементу ударная вязкость сплава вырастает на 20–30%, вместе с этим улучшается и устойчивость к износу, твердость материала. При этом пластичность стали сохраняется – она не становится хрупкой.
Кремний улучшает кристаллическую структуру стали, добавляет износостойкость и твердость. Добавка в виде 0,18–0,40% кремния помогает увеличить долговечность рельс в 1,3–1,5 раза.
Ванадий улучшает выносливость металла, благодаря чему рельсы способны выдерживать значительные контактные нагрузки.
Но есть вещества, содержание которых в рельсовых сталях нежелательно, – их наличие негативно скажется на свойствах металла:
- Наличие азота препятствует легированию стали ванадием, из-за чего ухудшаются механические свойства материала, его термопрочность.
- Примеси фосфора делают сплав более хрупким, из-за чего на рельсах могут появиться трещины, а затем и разломы.
- Из-за серы металл плохо поддается обработке давлением при повышенной температуре. А значит, рельсовая сталь не сможет выдерживать нужные нагрузки, из-за чего на ней тоже станут появляться трещины, сколы.
В зависимости от содержания полезных и неполезных примесей стали разделяются на сорта. К первому относят материалы, в которых содержатся только нужные ингредиенты, ко второму – те, где могут находиться нежелательные компоненты.
Читайте также: Как легирующие элементы делают сталь прочнее, тверже и устойчивее к коррозии
Маркировка рельсового проката
На каждом рельсе есть маркировка. Она состоит из букв и цифр. Каждый элемент обозначает определенный параметр.
Что можно понять из маркировки:
- тип рельса (железнодорожные, крановые);
- категорию качества;
- марку стали, из которой сделано металлоизделие;
- длину рельса;
- наличие отверстий под болты;
- ГОСТ, по которому изготовлен продукт.
Например, продукт с маркировкой Р65-Т1-М76Т-12,5-3/2 ГОСТ Р 51685-2000 будет означать, что это рельс железнодорожного типа Р65, термоупрочненный, изготовленный из стали марки М76Т. Длина рельса – 12,5 м, есть отверстия для болтов – по 3 штуки на каждом конце. Изготовлены по указанному ГОСТу.
Применение рельсовой стали
В транспортной промышленности
Основное назначение такого металлопроката – изготовление рельс. Они могут быть:
- Железнодорожными – по ним перевозят грузы и пассажиров. Это самая востребованная продукция.
- Трамвайными – привычный многим электротранспорт тоже перемещается по рельсам.
Нужны рельсы и в метро – по ним скользят высокоскоростные электрички, без которых невозможно обойтись в крупных городах, ведь наземным транспортом пользоваться не всегда удобно из-за большой загруженности дорог и пробок.
Производственная сфера
Незаменимы рельсы и в промышленности: по ним «бегают» вагонетки с углем в шахтах, с рудой и готовыми продуктами на металлургических заводах. Крановые рельсы монтируют для того, чтобы подъемные краны могли свободно перемещаться на промышленных или строительных площадках.
А еще рельсы часто используют в строительстве – в качестве опорных балок. Они прочные, устойчивые к большим нагрузкам и при этом умеренно весят.
Изготовление бытовых вещей
Пользуются спросом и бытовые предметы, сделанные из рельсовой стали, – например, лопаты. Они прочные и при этом весят немного – работать с таким инструментом легче. А еще такие лопаты никогда не затупляются, даже если ими рубить древесину (например, удалять на участке ненужную поросль).
Среди ценителей холодного оружия популярны ножи, изготовленные из этого материала. Их делают умельцы-кузнецы. Такие ножи не тупятся, они прочные, легкие и удобные в применении.
Получается, что рельсовая сталь не только используется по своему прямому назначению – для изготовления железнодорожного полотна, но и востребована для производства бытовых товаров.
Читайте также: «Денежная» сталь, или Из чего на самом деле изготавливают современные монеты
Подписывайтесь на канал, если хотите знать о металлургии и металлических изделиях еще больше.
«Новаметалл Трейд» – один из ведущих производителей металлопроката и металлических изделий в России. На рынке с 2010 года.
В статье использованы изображения сервиса «Яндекс.Картинки».