Čelična šina je toplo{0}}valjana čelična šipka sa karakterističnim poprečnim presjekom u obliku slova I--, proizvedena od željezne rude metalurškim radom, valjanjem i toplinskom obradom kako bi se zadovoljili različiti standardi i specifikacije. Koristi se za željezničke pruge i za šine dizalica, kolica i drugih specijalizovanih vozila. Ovaj članak objašnjava od čega je napravljen čelik za šine i kako njegov sastav određuje performanse.
Šta je željeznički čelik
Čelik za šine je visoko-ugljični čelik dizajniran za jednu svrhu: da nosi teška, ponovljena opterećenja kotača bez pretjeranog habanja ili zamora. Poprečni-presjek šine je I-oblika sa debelom glavom koja obezbjeđuje površinu kotrljanja, mrežu koja nosi smicanje i široku nogu koja raspoređuje opterećenje na pragove. Budući da materijal mora biti snažan, čvrst i čvrst u isto vrijeme, čelik za šine je strogo specificiran u svakom nacionalnom standardu.
Funkcije čelične šine
Čelične šine vode kotače voza i drže ih na predviđenoj putanji, podržavaju punu težinu voza i prenose vertikalne i bočne sile na pragove i balast, osiguravaju glatku i nisku{0}}površinu kotrljanja i djeluju kao provodnici za povratnu struju i kolosiječne krugove na elektrificiranim i signalnim teritorijama. Svaka od ovih funkcija ovisi o sastavu i toplinskoj obradi čelika.
Hemijski sastav šinskog čelika
Najvažniji elementi čelika za šine su ugljik i mangan. Tipične granice za uobičajene ocjene su date u nastavku.
| Kvalitet čelika | C posto | Si posto | Mn posto | P max | S max |
|---|---|---|---|---|---|
| U71Mn | 0.65-0.76 | 0.15-0.58 | 0.70-1.40 | 0.035 | 0.030 |
| 50Mn | 0.47-0.55 | 0.17-0.37 | 0.70-1.00 | 0.030 | 0.030 |
| 60Mn | 0.57-0.65 | 0,40 max | 0.70-1.00 | 0.030 | 0.030 |
| R260 | 0.60-0.80 | 0.10-0.50 | 0.80-1.30 | 0.025 | 0.020 |
| R350HT | 0.65-0.82 | 0.10-0.50 | 0.80-1.50 | 0.025 | 0.020 |
| 1080 | 0.75-0.88 | 0,40 max | 0.60-0.90 | 0.030 | 0.030 |
| 1084 | 0.80-0.93 | 0,40 max | 0.60-0.90 | 0.030 | 0.030 |
Sadržaj ugljika između oko 0,6 i 0,9 posto stvara bisernu strukturu koja čini šine čvrstim i otpornim na habanje-, dok mangan dodaje snagu i žilavost. Silicijum deoksidira čelik i podiže tvrdoću, a mali dodaci hroma, vanadijuma ili titanijuma mogu se napraviti za šine od legure visoke{4}}kosti.
Uloga svakog elementa
Karbon povećava snagu, tvrdoću i otpornost na habanje; previše ugljika čini čelik krhkim.
Mangan poboljšava snagu i žilavost i neutralizira štetne inkluzije sumpora i oksida.
Silicij poboljšava tvrdoću i otpornost na habanje te djeluje kao deoksidant.
Krom i vanadij formiraju tvrde karbide koji poboljšavaju otpornost na habanje i zamor legiranih šina.
Fosfor i sumpor su nečistoće i održavaju se na vrlo niskom nivou jer uzrokuju lomljivost i unutrašnje defekte.
Ocjene čelika u svim standardima
Isti inženjerski zahtjevi pojavljuju se u svakoj standardnoj porodici: EN 13674-1 razredi R260 i R350HT, kineski GB/T 2585 razredi U71Mn i U75V, američki AREMA karbonski i visoko{7}}klase čvrstoće i starije oznake kao što su AISI{10}0804 i plain11 visoko-karbonska šina. Bez obzira na naziv, princip je isti: visoko{13}}ugljični perlitni čelik s kontroliranim nečistoćama i, za zahtjevne linije, termičkom obradom glave.
FAQ
P: Od čega je napravljen čelik za šine?O: Čelik za šine je visoko{0}}ugljični čelik, obično sa 0,6 do 0,9 posto ugljika, plus mangan, silicijum i male opcione dodatke hroma ili vanadijuma.
P: Zašto je važan sadržaj ugljika u čeličnom šinu?O: Karbon stvara tvrdu perlitnu strukturu koja šini daje snagu i otpornost na habanje; premalo ugljenika omekšava šinu, a previše je čini lomljivom.
P: Da li je šinski čelik isti kao i obični konstrukcijski čelik?O: Ne. Čelik za šine ima veći sadržaj ugljika i strože granice nečistoća od konstrukcijskog čelika, tako da je tvrđi, jači i otporniji na habanje-.
P: Šta znači naziv razreda U71Mn?O: U71Mn je kineski željezni čelik koji u prosjeku sadrži oko 0,71 posto ugljika, s manganom kao glavnim legirajućim elementom.
P: Zašto se neke šine termički-obrađuju nakon valjanja?O: Kaljenje glave{0}}oplemenjuje mikrostrukturu glave šine, podižući tvrdoću i otpornost na habanje, tako da tračnica traje duže na krivinama i teškim-putevima.
