De que é feito o metal dos trilhos ferroviários?

O metal dos trilhos ferroviários, comumente conhecido como aço para trilhos de trem, é um aço especial da categoria de produtos metalúrgicos utilizado principalmente na construção de trilhos ferroviários. O trilho suporta o peso e a carga dinâmica do trem. Sua superfície sofre desgaste, e a cabeça é submetida a impactos. O trilho também está sujeito a grandes tensões de flexão. As condições complexas de operação e o uso prolongado causam danos aos trilhos.

Os principais danos ao metal dos trilhos ferroviários

O desgaste lateral do fio superior e o esmagamento do fio inferior.
O desgaste por ondulação é causado por um limite de escoamento insuficiente.
Fraturas frágeis, lascas, queda de blocos, fissuras na cabeça do trilho e trincas nas soldas são causadas pela baixa tenacidade e plasticidade.

Portanto, os requisitos básicos para o aço ferroviário incluem: resistência ao desgaste, resistência ao esmagamento, resistência à fratura frágil, resistência à fadiga e boa soldabilidade.

Material típico do aço utilizado em trilhos ferroviários

De acordo com o tipo de aço, o material dos trilhos para trilha ferroviáriaOs s podem ser divididos em três tipos:

Aço carbono

O aço carbono é um trilho de aço fundido e laminado a partir de minério de ferro natural. Ele utiliza principalmente os elementos carbono e manganês presentes no minério para aumentar a resistência do trilho. O aço comum para trilhos ferroviários de carbono é composto por 0,40%-0,80% de carbono e menos de 1,30%-1,4% de manganês.

Aço-liga

O trilho de aço-liga é um trilho de aço que é fundido e laminado após a adição de quantidades adequadas de elementos de liga, como vanádio, titânio, cromo e estanho, ao minério de ferro original. A resistência e a tenacidade desse tipo de trilho são superiores às do trilho de carbono.

Aço tratado termicamente

O trilho de aço tratado termicamente é um trilho de aço obtido por meio do aquecimento e do controle do resfriamento do trilho de carbono ou de liga laminado a quente. A estrutura de perlita do trilho tratado termicamente é mais refinada do que a do trilho laminado a quente, resultando em maior resistência e tenacidade. O trilho endurecido após o tratamento térmico apresenta uma camada de correção de endurecimento na cabeça do trilho, o que melhora significativamente suas propriedades mecânicas, permitindo prolongar a vida útil do trilho.

A composição química do aço utilizado nos trilhos ferroviários

Não.	Elemento	Função
1	C	Melhorar a resistência, a dureza e a resistência ao desgaste do trilho. O teor de carbono dos trilhos nacionais varia de 0,65% a 0,82%. Quando o teor de carbono é relativamente alto, o aço se torna frágil, e seu índice de plasticidade é significativamente reduzido. Ao mesmo tempo, aumenta a probabilidade de ocorrência de manchas brancas no aço.
2	Sim	É fácil de combinar com a oxidação e pode desempenhar a função de remover bolhas do metal. O aço contém uma quantidade adequada de silício, o que pode melhorar a dureza e a resistência ao desgaste do aço. O teor de silício no aço ferroviário nacional é geralmente de 0,159 a 0,91 TP3T, mas um teor excessivo tornará o aço duro e frágil, além de facilitar a formação de poros na solda.
3	Mn	É um elemento benéfico capaz de melhorar a resistência mecânica e a resistência ao desgaste do aço, além de aumentar sua tenacidade. Ele pode remover inclusões nocivas de óxido de ferro e sulfeto do aço. O teor de manganês é geralmente controlado entre 0,6% e 1,54%. O aço com teor de manganês superior a 1,2% é denominado aço de manganês médio, e sua resistência ao desgaste é muito alta.
4	Cu	É um elemento benéfico. O aço contém uma pequena quantidade de compostos de cobre, que podem melhorar a resistência à fadiga e à corrosão do aço. O teor de cobre nos trilhos de aço nacionais situa-se geralmente entre 0,10% e 0,40%. Se o processo de laminação do trilho contendo cobre não for adequado, ocorrerão rachaduras em forma de espinha de peixe na superfície do trilho
5	P	É um elemento prejudicial. O maior risco do fosfeto é reduzir a plasticidade e a tenacidade do aço. Especialmente em baixas temperaturas, a fragilidade a frio do aço aumenta, o que facilmente leva à quebra dos trilhos, e seu teor é controlado para não ultrapassar 0,04%
6	S	O enxofre é um elemento nocivo. Frequentemente, ele permanece no aço na forma de grânulos. Quando o trilho é laminado, ele é laminado junto com o aço, formando chapas, o que causa delaminação ou rachaduras longitudinais no trilho. A quantidade de enxofre é controlada para não ultrapassar 0,05%

Os principais elementos químicos e funções dos trilhos, com exceção do ferro

As propriedades mecânicas do metal utilizado nos trilhos ferroviários

Força

A capacidade do trilho de resistir à deformação e a danos sob carga. É frequentemente expressa em termos de limite de resistência, limite de escoamento e outros indicadores. O limite de resistência (resistência à tração) significa que o material metálico resiste à carga de tração e à tensão máxima sem ser destruído. O limite de escoamento (resistência ao escoamento) refere-se à tensão na qual o material metálico ainda é capaz de produzir uma deformação plástica significativa sem que haja aumento da carga. A unidade é MPa.

Plasticidade

O material metálico sofreu deformação significativa sem danos sob a carga e é capaz de manter a forma deformada após a remoção da carga. Isso costuma ser expresso em termos de alongamento e encolhimento. O alongamento é a porcentagem da razão entre o comprimento calibrado e o comprimento calibrado original após a ruptura da amostra. A contração da seção é a porcentagem da relação entre a redução na área de fratura da amostra e a área original da entalpia.

Dureza

A capacidade de um material metálico de resistir à pressão exercida por outro objeto (material) mais duro sobre sua superfície. De acordo com diferentes métodos de medição, ela pode ser classificada em dureza Brinell (HB) e dureza Rockwell (HRC).

A prática tem demonstrado que existe uma certa correspondência entre dureza e resistência, que pode ser estimada com base no valor da dureza Brinell.

Calcule a resistência à tração do material. Por exemplo: aço de baixo carbono 6b ≈ 0,36 HB, aço de alto carbono 6b ≈ 0,34 HB.

Resiliência

A capacidade dos materiais metálicos de resistir a cargas de impacto sem sofrer danos. A tenacidade dos materiais metálicos pode ser medida por meio do ensaio de impacto e expressa pelo valor de tenacidade ao impacto αk em kJ/m².

Resistência à fadiga

Sob a ação de uma carga alternada, o material se rompe. A capacidade dos materiais metálicos de resistir à fadiga é medida pela resistência à fadiga. A resistência à fadiga é a tensão máxima que um material metálico pode suportar sob cargas alternadas repetidas sem falhar.