Hiiliteräs on rautaa, johon on seostettu hiiltä, ja sen käyttäytymistä ohjaa pääasiassa hiilipitoisuus. Neljä tavanomaista tyyppiä hiilen lisääntymisen järjestyksessä ovat vähähiilinen, keskihiilinen, korkeahiilinen ja ultra-korkeahiilinen teräs. Hiilipitoisuus nostaa lujuutta ja kovuutta, mutta alentaa sitkeyttä, sitkeyttä ja hitsattavuutta, minkä vuoksi materiaalin valinta on aina tasapainoa eikä kilpaa korkeimpaan numeroon.
Neljä hiiliterästyyppiä
| Tyyppi | Hiilipitoisuus | Tyypillisiä ominaisuuksia | Yleisiä käyttöjä |
| Vähähiilinen (mieto teräs) | alle 0,3 % | Pehmeä, sitkeä, helposti hitsattava ja muotoiltava | Rakenneosat, putket, auton korit, yleinen valmistus |
| Keskikokoinen hiili | 0.3-0.6% | Vahvuuden ja taipuisuuden tasapaino | Hammaspyörät, akselit, akselit, koneenosat |
| Korkea hiilipitoisuus | 0.6-1.0% | Kova, kulutusta kestävä, vähemmän sitkeä | Jouset, vaijerit, leikkuutyökalut, kiskot |
| Ultra-hiilipitoinen | 1.0-2.0% | Erittäin kova ja hauras | Meistit, lävistimet, erikoisleikkuuterät |
Miten rautatieteräs luokitellaan
Kiskojen terästä valmistetaan kolmessa perheessä. Hiilikiskot sulatetaan ja valssataan rautamalmi-pohjaisesta lämmöstä, ja niiden lujuus perustuu pääasiassa hiileen ja mangaaniin. tyypillinen tavallinen kiskoteräs sisältää noin 0,40-0,80 % hiiltä ja mangaania noin 1,0-1,4 %. Seoskiskot lisäävät pieniä määriä seosaineita, kuten vanadiinia, titaania, kromia tai niobiumia, lisäämään lujuutta ja sitkeyttä hiililaatujen yläpuolelle. Lämpökäsitellyt kiskot ovat hiili- tai seoskiskoja, joita kuumennetaan ja jäähdytetään sitten kontrolloiduissa olosuhteissa perliittirakenteen parantamiseksi; kiskon päähän kehittää kovetetun kerroksen, joka parantaa huomattavasti kulutuskestävyyttä ja pidentää käyttöikää.
Kiinan rautatielaadut ja mekaaniset ominaisuudet
Kuumavalssatut kiskot (GB/T 2585)
| Luokka | Vetolujuus (MPa) | Kovuus (HB) |
| U75V | vähintään 980 | 280-320 |
| U78CrV | vähintään 1080 | 310-360 |
| U76CrRE | vähintään 1080 | 310-360 |
| U77MnCr | vähintään 980 | 290-330 |
Lämpö{0}}käsitellyt kiskot
| Luokka | Vetolujuus (MPa) | Kovuus (HB) |
| U75V (lämpökäsitelty) | vähintään 1180 | 320-380 |
| U78CrV (lämpökäsitelty) | vähintään 1280 | 370-420 |
Eurooppalaiset ja UIC-perheet käyttävät omia nimityksiään: R260 ja R350HT standardin EN 13674-1 mukaisesti ja 700, 900A ja 1100 laatuluokat UIC 860 mukaan, missä luku on pienin vetolujuus MPa:na.
Oikean kiskoteräksen valinta
Valitse luokka liikenteestä: raskaat akselikuormat ja jyrkät kaarteet vaativat kovempia-lujuuksia, jolloin lämpökäsitellyt-kiskot ansaitsevat etunsa. Suorat, kevyesti kuormitetut linjat voivat käyttää tavallisia hiililaatuja halvemmalla. Myös hitsattavuudella on väliä: hiili--hiili- ja metalliseoskiskot tarvitsevat kontrolloituja hitsausmenetelmiä, ja kiskon kemiallisen koostumuksen on oltava yhteensopiva projektissa käytetyn hitsausprosessin kanssa. Kiinnityskomponenttien jousiteräkset, kuten 60Si2MnA, ovat korkealla-hiilialueella, ja pidikkeen kovuus lämpökäsittelyn jälkeen on tyypillisesti 42-50 HRC.
Yleisiä väärinkäsityksiä
Korkeampi hiilipitoisuus ei ole automaattisesti parempi: erittäin{0}}hiilipitoinen teräs on liian hauras rakenteellisiin ja dynaamisiin osiin. Kiskot eivät ole vähähiilistä terästä, joka kuluisi kuukausissa. Ja ilmaus seosteräs ei tarkoita ruostumatonta terästä: seosaineita lisätään pieninä prosenttiosuuksina lujuuden ja sitkeyden parantamiseksi, ei korroosionkestävyyden vuoksi.
FAQ
Miksi kiskoteräksessä on aina korkea hiilipitoisuus?
Koska kiskon pään on kestettävä kulumista ja kiskon kokonaisuutena on kestettävä taipumista ja väsymistä. Korkea hiilipitoisuus antaa vaaditun kovuuden ja lujuuden, kun taas hiili- ja mangaanipitoisuudet on säädetty hitsattavuutta ja sitkeyttä varten.
Mitä eroa on hiilikiskolla ja metalliseoskiskolla?
Hiilikisko luottaa hiilen ja mangaanin lujuuteen; metalliseoskisko lisää pieniä määriä vanadiinia, titaania, kromia tai niobiumia lujuuden ja sitkeyden lisäämiseksi.
Mitä lämpökäsittely tekee kiskolle?
Ohjattu lämmitys ja jäähdytys jalostavat perliittirakennetta ja luovat karkaistun kerroksen kiskon päähän, mikä tyypillisesti nostaa vetolujuutta 150-200 MPa ja parantaa huomattavasti kulumisikää kaarevalla radalla.
Onko U75V parempi kuin U71Mn?
U75V:llä on suurempi lujuus ja parempi kulutuskestävyys, ja se on yleinen valinta raskaille-kuljetuksille ja{2}}nopeille linjoille. U71Mn on edelleen laajalti käytetty perinteisillä linjoilla, joissa sen hitsattavuus ja kustannus ovat hyvin tasapainossa.
Voidaanko korkeahiilinen teräs hitsata helposti?
Ei. Korkeahiiliset teräkset tarvitsevat hallittua esilämmitystä, päteviä menettelyjä ja hitsauksen jälkeistä-tarkastusta, minkä vuoksi kiskon hitsaus (flash-butt-, termiitti- tai aluminoterminen) on erikoisoperaatio hyväksytyillä parametreilla.
Mikä kovuus jousiklipsien tulisi olla?
Kiskojousipidikkeet on tyypillisesti karkaistu ja karkaistu 42-50 HRC:hen. Alempi kovuus vaarantaa plastisen muodonmuutoksen ja varvaskuormituksen menetyksen; korkeampi kovuus uhkaa hauraita murtumia iskun vaikutuksesta.