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钢轨硬度是如何检测?

钢轨的硬度是其关键性能指标之一,它关乎着钢轨的使用。那么钢轨出厂前的硬度是如何检测的,又有哪些具体要求呢?下面我们就来详细了解。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄦󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

01 钢轨硬度的检测 “秘籍” 

硬度,说白了就是材料抵抗硬物压入表面的 “防御力”。咱们国家给钢轨测硬度,主要有两招:布氏硬度(HBW)检测和洛氏硬度(HRC)检测。在铁路线上,偶尔会用里氏硬度计 “抽查”,但钢轨出厂前的 “体检”,一般不用这招。

02 踏面硬度检测

钢轨在出厂前都要做踏面硬度的检测,采用布氏硬度检测。

一般从每炉钢轨中随机挑一支 “代表”,截取至少 100mm 长的试样,把轨顶面磨掉 0.5mm 后,就得接受布氏硬度仪的 “考验”,而且测试点不能少于 5 个。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄦󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

轨头顶面中心线上的硬度得符合 “标准清单”(表 1),更重要的是,同一支钢轨的硬度 “脾气” 不能太暴躁,偏差不能超过 30HBW。比如 U75V钢种,硬度得在 280~320HBW 之间,要是超出这个范围,可就过不了关啦。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄦󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

图3 钢轨踏面布氏硬度检测

表1  热轧钢轨轨头踏面硬度

钢牌号轨头顶面中心线硬度(HBW10/3000)
U71Mn/U71MnH260~300/320~380
U75V/U75VH280~320/340~400
U77MnCr/U77MnCrH290~330/350~410
U78 CrV/U78CrVH310~360/370~420
U76 CrRE/U76CrREH310~360/370~420

03 横断面硬度检测

热处理钢轨需要做横断面硬度检测,采用洛氏硬度检测。

每炉热处理钢轨,也得随机选一支,在头部或尾部切取轨头试样,用洛氏硬度计按特定 “路线” 检测 —— 第 1 点距表面 5mm,其余点之间也保持 5mm 的距离,还有几条 “特殊线条”(D 线、E 线距下颚 5mm;B 线、C 线是角平分线),每个点都不能放过。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄦󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

这些点的硬度也有明确标准(表 2)。以 H340 代号的 U75VH 钢种为例,A1、B1 等点的硬度要在 36.0~42.0HRC,而 A4、B5 等点则不能低于 34.0HRC,任何一个点不达标都不行。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄦󠄣󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

图4 钢轨横断面洛氏硬度检测

表2  横断面洛氏硬度检测

代号钢牌号轨头横断面硬化层硬度
A₁,B₁,C₁,D₁,E₁A4,B₅,C₅,D₃,E₃
H320U71MnH34.0~40.0≥32.0
H340U75VH36.0~42.0≥34.0
H350U77MnCrH36.0~42.0≥35.0
H370U78CrVH、U76CrREH37.0~44.0≥36.0

04 全长硬度波动检测

热处理钢轨可不是 “一检永逸”,每五年还得做一次全长硬度波动检测。从钢轨一端开始,每隔 20~25m 就取一段 200mm 长的试样,磨去轨顶面 0.5mm 后,测不少于 10 个点的布氏硬度,确保硬度波动不超过 30HBW,保证 “全身上下” 的硬度都均匀可靠。

05 不合格?这样处理!

要是初检没通过,就得从同一炉里再挑两支钢轨做复验:一支得和初验试样来自同一铸流,另一支来自其他铸流。如果两支复验试样都不合格,就得继续取样检测;要是同一铸流的钢轨两次都不达标,那这一铸流的钢轨就只能被 “淘汰” 了。

06 硬度不合格的“幕后黑手”

钢轨硬度不合格,大多是生产过程中 “工艺不听话” 导致的:可能是钢的化学成分 “闹脾气” 出现异常,也可能是热处理时温度、时间没控制好,还有可能是表面脱碳层没有完全打磨掉。所以生产时必须盯紧每一道工序,才能让钢轨硬度稳定达标!

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