Челик за шине је посебан материјал, а не благи челик
Шина је топло{0}}ваљани челични део који носи оптерећење точкова, води воз и обезбеђује површину за вожњу, и то чини док је под сваким точком изложен контактним притисцима већим од гигапаскала и милионима циклуса оптерећења годишње. Обичан конструкцијски челик не може да издржи ову дужност: превише је мекан за хабање и преслаб на замор за контактно напрезање котрљања. Челик за шине је стога високо{3}}угљенични челик, углавном у опсегу од 0,60 до 0,82 процената угљеника, са перлитном микроструктуром финих наизменичних феритних и цементитних ламела. Перлит даје комбинацију која је битна: висока тврдоћа за отпорност на хабање и адекватну жилавост да спречи ширење пукотина. Садржај угљеника ставља челик за шине јасно изнад грађевинских челика, а састав је строго контролисан јер сваких 0,1 проценат угљеника, мангана или силицијума мења стопу хабања, чврстоћу на замор и заварљивост шине.
Хемија степена у главним стандардним системима
Класе шине су дефинисане стандардним системом земље купца, а иста називна шина може постојати у неколико националних верзија. Табела у наставку сумира класе које се широко тргује са њиховим типичним распонима угљеника и мангана.
| Оцена | Стандардни систем | Проценат угљеника | Проценат мангана | Легирање или третман | Типична употреба |
|---|---|---|---|---|---|
| У71Мн | ГБ/Т 2585, ТБ/Т 2344 | 0.65-0.76 | 1.10-1.40 | манган | Главне и кранске шине |
| U75V | ГБ/Т 2585, ТБ/Т 2344 | 0.71-0.80 | 0.70-1.05 | Ванадијум | Брзе{0}}лине, кривине |
| У77МнЦр | ТБ/Т 2344 | 0.72-0.82 | 0.90-1.30 | Манган{0}}хром | Услуга-тешке и велике{1}}тврдоће |
| У78ЦрВ | ТБ/Т 2344 | 0.74-0.82 | 0.90-1.30 | хром{0}}ванадијум | 75 кг/м тешке{1}}шине за вучу |
| R260 | ЕН 13674-1, УИЦ 860 | 0.62-0.80 | 0.70-1.20 | Ниједан | Конвенционална магистрална линија |
| Р350ХТ | ЕН 13674-1 | 0.70-0.82 | 0.60-1.25 | Глава{0}}очврсла | Тежак{0}}превоз, оштре кривине, зоне високог хабања |
| 900A | УИЦ 860 | 0.60-0.80 | 0.80-1.30 | Ниједан | Линије за теретни и мешовити{0}}саобраћај |
Издвајају се две породице. Класе серије У- су челици за кинеске шине: У71Мн је радни коњ, У75В додаје ванадијум за већу чврстоћу на брзим линијама, а класе хрома и ванадијума служе за тешке-превозе и захтеве веома високе тврдоће. Породица ЕН 13674-1 користи ознаку Р са тврдоћом или чврстоћом у називу: Р260 је стандардни разред, а очвршћени разреди као што су Р350ХТ и Р370ЦрХТ потискују површинску тврдоћу у опсег од 350 до 390 ХБВ за тешке услове хабања.
Термички{0}}обрађене и легиране шине
Када потражња за хабањем премашује оно што обични перлитни слој може да пружи, одговор је очвршћавање главе или легирање, или обоје. Очвршћавање главе је ин-топлотна обрада главе шине након ваљања: глава се брзо хлади тако да формира фини перлит са површинском тврдоћом од 350 до 390 ХБВ за типове као што је Р350ХТ, док мрежа и основа задржавају чвршћу структуру која се може заварити. Ово концентрише тврдоћу тачно тамо где се хабање дешава, а остатак шине одржава обликовним и заварљивим, због чега-каљене шине доминирају тешким- линијама и оштрим кривинама. Легирање функционише упоредо: ванадијум и хром рафинишу перлит и подижу снагу, а микро-легирање ниобијума побољшава жилавост. Веома високе класе чврстоће које се користе на најтежим линијама, као што су хром{11}}молибден и баинитне шине које се сада појављују, потискују тврдоћу и жилавост преко перлитне границе, али су и даље специфициране истим оквиром стандарда и верификоване истим тестовима: затезна чврстоћа, тврдоћа површине и језгра, енергија удара и замор.
Лаке шине и кранове шине
Нису све шине главне шине. Лаке шине од 8 до 30 кг/м, које се користе за руднички транспорт, лаку индустријску пругу и привремене пруге, ваљане су до ГБ/Т 11264 са мекшим класама као што су 55К и К235, јер је њихова дужност мала брзина и мало осовинско оптерећење, где је отпорност на хабање мање битна од економичности и обрадивости. Кранске шине, серије КУ од КУ70 до КУ120, користе се на порталним и надземним кранским шинама; они су намотани према спецификацији кранске шине са широком, равном главом дизајнираном за равне точкове дизалица, а кинеске КУ шине се обично испоручују у У71Мн, са захтевима за тврдоћу и равност постављеним стандардом за шине за кран, а не праксом главне линије. Разлика је битна у набавци: магистрална шина Р260 се не може једноставно заменити кранском пругом или рудничком трамвајском пругом, јер су профил, тврдоћа и систем причвршћивања различити.
Избор оцене за пројекат
Избор оцена почиње од стандарда пројекта, а не од табеле имена. Управљачки улази су осовинско оптерећење, годишња тонажа, максимална брзина, тежина кривине и клима. Тешке{2}}превозне линије са великом годишњом тонажом и оштрим кривинама бирају највише степене тврдоће, са-каљеном главом или легираном хромом{4}}, јер хабање, а не замор, одређују животни век шине. Путничке линије-брзине бирају класе са високом отпорношћу на замор и доследном тврдоћом, као што је У75В у Кини или Р260 у Европи, са пооштреним захтевима за квалитет површине. Линије конвенционалног{10}}мешовитог саобраћаја добро опслужују стандардни нивои, Р260 или У71Мн. Линије за хладне{14}}области додају захтев-ударну енергију на минималној радној температури, а корозивна окружења могу да додају захтеве за легирање или премазивање. У сваком случају, купац треба да наведе профил, класу и важећи стандард, на пример 60 кг/м У75В према ГБ/Т 2585 или 60Е1 Р260 према ЕН 13674-1, и да затражи сертификат о испитивању млина како би се испоручене хемијске и механичке вредности могле проверити у односу на границе квалитета.
Често постављана питања
П1: Да ли је шински челик само високо{1}}угљенични челик?
То је високо{0}}угљенични челик, 0,60 до 0,82 одсто угљеника, али је такође контролисан у мангану, силицијуму и остацима, ваљан је до прецизног профила и тестиран на тврдоћу, затезну чврстоћу и замор. Оцена и стандард заједно дефинишу градиво.
П2: Која је разлика између Р260 и Р350ХТ?
Р260 је стандардна перлитна класа са минималном затезном чврстоћом од 880 МПа. Р350ХТ је иста породица, али је глава-каљена до површинске тврдоће од 350 до 390 ХБВ за тешке-превозе и услуге високог{8} хабања.
П3: Шта значи У у У71Мн?
Префикс У је кинеска ознака за шински челик. У71Мн је мангански челик за шине са 0,65 до 0,76 процената угљеника и 1,10 до 1,40 процената мангана, по ГБ/Т 2585.
П4: Зашто се на кривинама користе-шине од каљене главе?
Зато што криве стварају највеће стопе хабања. Очвршћавање главе поставља тврдоћу од 350 до 390 ХБВ тачно на површину за вожњу, продужавајући животни век шине неколико пута у поређењу са стандардним разредом на истој кривини.
П5: Да ли се кранске шине могу користити на железничким пругама?
Не. Шине крана имају другачији профил главе, тврдоћу и систем причвршћивања, дизајниране за равне кранске точкове и мале брзине. Железничке пруге захтевају железнички профил и класу важећег стандарда.
П6: Како се верификује испоручена оцена?
Потврдом о испитивању млина са топлотним бројем, анализом лонца и механичким испитивањима, и провером хемије у односу на границе стандарда. Тврдоћа се може проверити на глави шине преносним тестером приликом испоруке.