Рельсовая сталь: особенности, характеристики, марки

06 мая’ 24

Важность качества стали, из которой изготавливаются ж/д рельсы, трудно переоценить, потому что почти за 100 лет отечественные железные дороги претерпели существенные изменения, а грузоподъемность транспорта, передвигающегося по ним, выросла практически в 10 раз. Это означает, что способность ж/д путей переносить нагрузки, также должна быть максимальной. Главную роль в этом играет рельсовая сталь, из которой изготавливают рельсы, используемые в самых разных условиях.

Марки стали для рельсов – особенности и характеристики

Чтобы понять, из какой марки стали делают рельсы, подробнее рассмотрим ее физико-химический состав, а также химические элементы, которые используют при выплавке рельсов в конвертерных или дуговых печах. Основой рельсовой стали является мелкоигольчатый перлит, который в процессе термической обработки приобретает повышенную вязкость, прочность и сопротивление износу, а также становится монолитным материалом. Выбор других компонентов и составляющих стали для рельс зависит от того, где именно они будут использоваться — в прокладке ж/д путей большой протяженности или монтаже линий внутри производственных или промышленных комбинатов. Так, сталь, которую используют для изготовления рельсов метрополитена, отличается повышенной пластичностью и мягкостью, потому что основным назначением таких изделий является не способность хорошо выдерживать большие нагрузки, а эффективно снимать электрический ток.

В целом, рельсовая сталь для стандартных ж/д путей, состоит из следующих химических элементов:

Углерод
Повышает механические свойства материала почти в два раза, делая его более стойким к длительному воздействию высоких температур.

Марганец
Значительно повышает ударную вязкость, а также придает материалу долговечность и износостойкость. Одновременно с этим сохраняется высокий уровень пластичности стали, что положительно отражается на практичности и качестве проката.

Кремний
Удаляет из стали кислородные примеси, оптимизируя внутреннюю кристаллическую структуру материала. Добавка в марку стали кремния снижает вероятность появления ликвационных пятен и повышает долговечность приблизительно в 1,4 раза.

Ванадий
За счет этого компонента обеспечивается контактная прочность рельсов, а карбиды, взаимодействующие с углеродом, повышают предел выносливости готовых прокатных изделий.
 
Отдельного внимания заслуживают некоторые химические элементы, которые сильно снижают качество готовых изделий, но избавиться от этих компонентов в процессе производства, изготовителям пока не удалось. В числе таких элементов, оказывающих негативное воздействие на качество рельсовой стали, находятся:

Азот
Его отличительной особенностью является создание легирующего эффекта, в результате чего в толще металла появляются нитриды, снижающие качество и прочность.

Сера
Препятствует податливости металла при термообработке, из-за чего готовое изделие может иметь микротрещины и становится непригодным для целевого использования.

Фосфор
Существенно повышает хрупкость металла, способствует его быстрой усталости и приводит к разломам и расслоениям.
 
Несмотря на то, что эти элементы все еще присутствуют в рельсовой стали, их объем является незначительным, поэтому готовый металлопрокат проходит строгий контроль качества и обеспечивает эффективность и безопасность ж/д перевозок.

При изготовлении рельсовой стали, производители также всегда применяют 2 категории раскислителей, каждая из которых имеет свое предназначение. Ферромарганец способствует удалению опасных примесей, а алюминий помогает эффективно удалять из материала кислород.

Самыми известными марками рельсовой стали, используемыми сегодня ведущими производителями, являются:

• Профили серий P50 и P65. Они используются почти в ¾ всех опор ж/д линий ширококолейного формата.
• 76Ф. Этот сплав усилен ванадием, поэтому рельсы из этой марки стали используются для прокладки путей с высокоскоростным движением составов и локомотивов.
• К63. За счет использования в составе сплава никеля, отличается повышенной твердостью и высоким антикоррозийным эффектом. Чаще всего используется для изготовления крановых рельсов, способных выдерживать большие нагрузки.
• К63Ф. Использование в сплаве добавок вольфрама, повышает циклическую прочность прокатных изделий.
• М54. Марганец, входящий в состав материала, делает его более вязким, а сталь используется для изготовления стыковых элементов или стрелочных переводов.
• М68. Лучше остальных марок рельсовой стали и сплавов, подходит для изготовления верхних строений, сооружений и конструкций ж/д путей.

 
Правильно подобранная рельсовая сталь обеспечивает следующие преимущества:

• Равномерное распределение нагрузок по общей длине ж/д полотна;
• Оптимальное сцепление поверхности колеи и колес ж/д транспорта, позволяющее развивать высокую скорость и максимальную устойчивость во время движения;
• Длительность срока эксплуатации, достигающего 50 и более лет;
• Способность переносить повышенные нагрузки и устойчивость к механическим повреждениям.

 
Несмотря на высокое качество рельсовой стали, в процессе эксплуатации, изделия из нее могут выходить из строя. В случае обнаружения дефектов, повреждений или других проблем на ж/д путях или конструкциях, нужно незамедлительно оповестить об этом специальную службу и обеспечить максимальную безопасность движения пассажирского и грузового транспорта.