Марочник сталей и сплавов

Сталь специального назначения рельсовая – это углеродистая сталь, которая легируется кремнием и марганцем. Основной легирующий элемент таких марок стали - марганец. В целом марганец влияет на сталь следующим образом:

• Феррит - сильно повышает прочность, твердость, удельное электросопротивление и коэрцитивную силу;
• Аустенит - понижает точки А₁ и А₃, понижает А₄, сдвигает точку S влево, расширяет γ-область, увеличивает склонность к росту зерна, сильно увеличивает прокаливаемость, уменьшает критическую скорость закалки, сильно понижает мартенситную точку М_н и резко увеличивает количество остаточного аустенита (согласно диаграмме Fe-C);
• В целом - происходит уменьшение красноломкости стали при повышенном содержании серы, повышается прочность, упругие свойства и износоустойчивость, снижается ударная вязкость, увеличивается склонность к отпускной хрупкости; снижается пластичность, магнитная индукция и магнитная проницаемость.

Особенность рельсового проката в том, что он обязательно подвергается термической обработке, которая придает эксплуатируемой поверхности рельсов высокую твердость, сопротивление износу и вязкость.

В состав рельсовой стали, входят:

• Углерод - 0,71...0,82%
• Марганец - 0,75...1,05%
• Кремний - 0,18..0,4%
• Фосфор - не более 0,045%
• Медь - не более 0,2%
• Ванадий - 0,09..0,15%

Углерод придает высокую твердость рельсовой стали. Повышение содержания углерода в мартеновской стали увеличивает ее износостойкость. Верхние пределы содержания углерода установлены во избежание увеличения хрупкости стали и возникновения поверхностных дефектов, раковин и т.п.

Рельсы из стали с содержанием углерода выше среднего относятся к твердым. Рельсы из стали, содержание углерода в которых равно или ниже среднего значения, относятся к нормальным.

Марганец также повышает твердость и износостойкость стали, увеличивая одновременно и ее вязкость.

Кремний в указанных ограниченных количествах увеличивает твердость металла.

Фосфор и сера - примеси вредные, при большом содержании фосфора рельсы становятся хрупкими при низких температурах, при большом содержании серы появляются трещины при прокате рельсов - красноломкость. Небольшая примесь меди несколько повышает коррозионную стойкость стали.