WO2012126550A1 - Method for forming a rail track component by forging and rail track components forged by means of said method - Google Patents

Method for forming a rail track component by forging and rail track components forged by means of said method Download PDF

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WO2012126550A1
WO2012126550A1 PCT/EP2012/000427 EP2012000427W WO2012126550A1 WO 2012126550 A1 WO2012126550 A1 WO 2012126550A1 EP 2012000427 W EP2012000427 W EP 2012000427W WO 2012126550 A1 WO2012126550 A1 WO 2012126550A1
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steel
rail track
forging
temperature
bainitic
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Andreas Martin
Andreas Zoll
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Db Netz Ag
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/04—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rails
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
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    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002—Bainite

Definitions

  • the invention relates to a method for the forging of a rail part and according to this method reforged track parts.
  • ⁇ T 4 ⁇ 550 ° C and then controlled cooled so that the steel after the pretreatment has a tensile strength of at least 1200 N / mm 2 . Thereafter, it is warmed to a temperature T 1 at 750 ° C ⁇ T 1 ⁇ 920 ° C, then to a temperature T 2 at 450 ° C ⁇ T 2 ⁇ 250 ° C in a polymer-water mixture, in a molten salt or cooled in a powder accelerated, heated again to a temperature T 3> T 2 with 400 ° C ⁇ T 3 ⁇ 560 ° C and maintained at the temperature T 3 for a time t1 with 60 min ⁇ t1 ⁇ 150 min and then to room temperature cooled.
  • GB 2 297 094 A discloses a production process for bainitic steels which are practically free of carbides.
  • H et al . Natural Hard Bainitic Rails with High Tensile Strength "(Stahl and Eisen, Vol. 1 15, No. 2, 1995, pp. 93-98) it is known that residual stresses in bainitic rails can be reduced When the rails are heat treated, the rails are annealed at 350 ° C for 24 hours.
  • the currently used perlitic standard materials do not meet these enormous loads and show the above-mentioned damage.
  • this pearlitic material with a tensile strength of> 1 180 N / mm 2 is given increased wear resistance by a heat treatment, it also tends, in its fine-pearlitic design, under the current stresses to cause surface cracks, the so-called rolling contact fatigue damage.
  • DE 195 23 542 A1 describes a method for heat treatment or tempering treatment of a rail part, in particular soft part such as spring tongue or frog, the rail part is heated over its entire length and then cooled in a coolant bath such that the rail part, if necessary, partially and interrupted and dipped from his head into the coolant bath.
  • the rail part be successively immersed in the coolant bath successively on the one hand in regions and on the other hand completely during cooling in a predetermined time sequence.
  • DE 10 2006 030 815 A1 describes a method for producing a high-strength rail part from bainitic steel, in particular a tongue projection. direction, tongue rail and / or stock rail. Furthermore, the invention relates to a tongue device, tongue rail and / or stock rail, which is made of bainitic steel and rail extensions and insulating joints.
  • the present invention is based on the problem of reshaping track components, which consist of the desired bainitic steel and must be formed by forging, in such a way that the desired properties are retained or restored so that a high strength and wear resistance increase the service life and thus in particular a use in highly stressed turnouts and other track components can be done.
  • steel is used for the rail part according to claim 1, which consists of bainitic basic structure.
  • the process does not adversely affect the basic properties of bainitic steel, such as hardness, tensile strength, elongation at break and yield strength. This is achieved by cooling in two stages after forging the rail part. Forging takes place within a period of time during which the structural formation of the steel is not significantly affected. The usually used times of a few minutes suffice for this. Subsequently, the steel is not cooled immediately in the air or by quenching in baths or spraying by water emulsion, but controlled cooled to a temperature at which the conversion into the desired bainitic structure is complete.
  • GERTile produced by this method can be used for example as switch blades, points frogs or transition rails. They are characterized by high hardness, eg between 420 and 480 HB with simultaneously high elongations at break of more than 9%, high tensile strength of more than 1400 N / mm 2 and yield strengths greater than 1000 N / mm 2 .
  • carbohydrate-damaging carbides e.g. Chromium carbides avoided at the grain boundaries.
  • Claim 2 describes an advantageous embodiment of claim 1.
  • the steel is first heated to a temperature between the Ac3 temperature of the bainitic steel used and 1250 ° C.
  • the forging process is carried out at this temperature within a few minutes.
  • the temperature of the rail part is brought after the forging in a temperature range of 450 ° C to 350 ° C. This can be done quickly, e.g. by immersion in a pre-tempered bath or in a period of about up to 20 minutes in air.
  • the type of cooling is decisive for the target hardness to be achieved.
  • the austenitic microstructure created by the high temperatures during the forging process is transformed back into a bainitic microstructure.
  • a period of about 5 to 30 minutes is needed.
  • the track part can continue to cool down to low temperatures. This is preferably done within 60 to 120 minutes.
  • the steel consists of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.6 to 3.0% Cr.
  • Claim 4 describes a steel rail part, which was produced by the method according to the invention according to at least one of the preceding claims.
  • the track part consists of steel with a bainitic structure.
  • a heat treatment is carried out in the forging area, the heated steel cooling in two stages.
  • Such rail parts can be used, for example, as switch blades, switch points or transition rails.
  • the steel constituting the track member is composed of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.6 to 3.0% Cr.
  • Fig. 1 shows an example of the present invention to be treated area of a track part, here a tongue rail.
  • Fig. 2 shows schematically the time / temperature profile of the track part to be treated during the process.
  • Figure 2a) shows a cooling, in which the rail part is cooled in the first stage by immersion in a salt bath or the like.
  • Figure 2b) the cooling takes place during the first stage of air.
  • a tongue rail for a switch is to be reforged according to the invention.
  • a steel with a bainitic base structure which consists of 0.35% C, 0.8% Si, 0.7% Mn, 2.6% Cr.
  • the other constituents, such as P, S, V, Mo, Nb, N and Al, are selected in such a way that a good weldability, combined with a fine-grained structure and a low tendency to embrittlement, sets.
  • the tongue rail is now heated to a temperature of 1000 ° C (2). This can be done for example by an induction loop or a separate heating furnace. At this temperature, the steel is soft enough to be forged by forging, with the austenitic transformation already completely completed.
  • the forging process is carried out at this temperature within a few minutes (3). Thereafter, the heated and reforged area (1) of the tongue rail is immersed in a salt bath, which is preheated to 390 ° C (4). At this temperature, the austenitic microstructure created by the high temperatures during the forging process is transformed back into a bainitic microstructure. This process takes place isothermally in a salt bath within 10 minutes (5).
  • the tongue rail is allowed to continue to cool down to low temperatures within 120 minutes in still air (6).
  • a frog point for a switch is to be reforged according to the invention.
  • the core forging tip is heated to a temperature of 1000 ° C (2). This can e.g. done by an induction loop or a separate heating furnace. At this temperature, the steel is soft enough to be formed by forging, with the austenitic transformation already complete.
  • the forging process is carried out at this temperature within a few minutes (3). Thereafter, the heated and reforged area of the frog forge is cooled to 450 ° C in still air. This is controlled within 30 minutes (7). At this temperature, the austenitic microstructure created by the high temperatures during the forging process is transformed back into a bainitic microstructure. When the 450 ° C is reached, the temperature is held in an inductor for 30 minutes, so that again sets a bainitic microstructure (8).

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Abstract

The invention relates to a method for forming a rail track component by forging and to rail track components forged by means of said method. According to the invention, steel which consists of a basic bainitic structure is used for the rail track component. After the forging of the rail track component, the cooling is carried out in two stages. Forging is carried out within a time interval in which the structural formation of the steel is not substantially affected. The steel is then cooled down in a controlled manner to a temperature at which the conversion into the desired bainitic structure takes place completely. The temperature is then maintained until complete conversion over the entire cross section of the rail track component has taken place. Only then is the cooling down to room temperature continued. As a result of the method, the basic properties of the bainitic steel, such as hardness, tensile strength, elongation at fracture and yield point, are not disadvantageously changed. Rail track components produced by said method can be used, for example, as switch blades, switch frogs or transition rails. Said components are also distinguished by high hardness, e.g. between 420 and 480 HB, with at the same time high elongations at fracture of more than 9%, a high tensile strength of more than 1400 N/mm2 and yield points of greater than 1000 N/mm2.

Description

Verfahren zum Umschmieden eines Gleisteils und gemäß diesem Verfahren umgeschmiedete Gleisteile  Method for reforging a rail part and re-forged parts according to this method
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umschmieden eines Gleisteils und ge- maß diesem Verfahren umgeschmiedete Gleisteile. The invention relates to a method for the forging of a rail part and according to this method reforged track parts.
Aufgrund der Geschwindigkeitszunahme von Zügen nehmen die Anforderungen an den Gleisoberbau zu. Dabei wird gefordert, dass insbesondere Schienen und Weichen einen hohen Widerstand gegen Verschleiß, Verquetschungen und Ermüdungsschäden aufweisen. Des Weiteren sollen eine Bruchsicherheit und eine Eignung zum Schweißen gegeben sein. Diese Forderungen begründen den Einsatz von Schienen mit Zugfestigkeiten von mindestens 1 100 N/mm2. Due to the increase in the speed of trains, the demands on the track superstructure are increasing. It is required that, in particular rails and points have a high resistance to wear, crushing and fatigue damage. Furthermore, a fracture safety and a suitability for welding should be given. These requirements justify the use of rails with tensile strengths of at least 1 100 N / mm 2 .
Aus EP 1 003 920 B1 ist ein Gleisteil bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines solchen bekannt, bei dem Stahl einer chemischen Richtanalyse mit 0,3 bis 0,6 % C, 0,8 bis 1 ,5 % Si, 0,7 bis 1 ,0 % Mn, 0,9 bis 1 ,4 % Cr, 0,6 bis 1 ,0 % Mo, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen nach einer Abkühlung aus der Walzwärme und Ausbildung eines bainitischen Grund- gefüges einer Zugfestigkeit von ungefähr 1 100 N/mm2 zunächst einer Vorbe- handlungsstufe unterzogen wird. Hierbei wird der Stahl mit der bainitischen Grundstruktur auf eine Temperatur T 4 mit 400°C < T 4 < 550°C erwärmt und sodann gesteuert derart abgekühlt, dass der Stahl nach der Vorbehandlung eine Zugfestigkeit von zumindest 1200 N/mm2 aufweist. Im Anschluss daran wird er auf eine Temperatur T 1 mit 750°C < T 1 < 920°C angewärmt, anschließend auf eine Temperatur T 2 mit 450°C < T 2 < 250°C in einem Polymer- Wassergemisch, in einer Salzschmelze oder in einem Pulver beschleunigt abgekühlt, erneut auf eine Temperatur T 3 > T 2 mit 400°C < T 3 < 560°C erwärmt und bei der Temperatur T 3 über eine Zeit t1 mit 60 min < t1 < 150 min gehalten und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt. From EP 1 003 920 B1 a rail part or a method for producing such is known, in the steel of a chemical directional analysis with 0.3 to 0.6% C, 0.8 to 1, 5% Si, 0.7 to 1, 0% Mn, 0.9 to 1.4% Cr, 0.6 to 1.0% Mo, the remainder of iron and the usual fouling-related impurities after cooling from the rolling heat and formation of a bainitic ground compound having a tensile strength of approximately 1 100 N / mm 2 is first subjected to a pretreatment stage. In this case, the steel with the bainitic basic structure is heated to a temperature T 4 at 400 ° C. <T 4 <550 ° C and then controlled cooled so that the steel after the pretreatment has a tensile strength of at least 1200 N / mm 2 . Thereafter, it is warmed to a temperature T 1 at 750 ° C <T 1 <920 ° C, then to a temperature T 2 at 450 ° C <T 2 <250 ° C in a polymer-water mixture, in a molten salt or cooled in a powder accelerated, heated again to a temperature T 3> T 2 with 400 ° C <T 3 <560 ° C and maintained at the temperature T 3 for a time t1 with 60 min <t1 <150 min and then to room temperature cooled.
Aus GB 2 297 094 A ist ein Herstellungsverfahren für bainitische Stähle bekannt, die praktisch frei von Karbiden sind. Hierbei wird ein heißgewalzter Stahl einer chemischen Richtanalyse von 0,05 bis 0,5 % C, 0,5 bis 3 % Si und/oder AI, 0,5 bis 2,5 % Mn und 0,25 bis 2,5 % Cr, Rest Eisen sowie üblichen verschmelzungsbedingten Verunreinigungen von der Walztemperatur kontinuierlich und natürlich in Luft abgekühlt. Aus Boer de, H et al.: Naturharte bainitische Schienen mit hoher Zugfestigkeit" (Stahl und Eisen, Bd. 1 15, Nr. 2, 1995, S. 93 - 98) ist bekannt, dass Eigenspannungen in bainitischen Schienen vermindert werden können, wenn die Schienen wärmebehandelt werden. Hierzu werden die Schienen 24 h bei 350 °C geglüht. GB 2 297 094 A discloses a production process for bainitic steels which are practically free of carbides. In this case, a hot-rolled steel of a chemical analysis of 0.05 to 0.5% C, 0.5 to 3% Si and / or Al, 0.5 to 2.5% Mn and 0.25 to 2.5% Cr , Residual iron as well as usual merger-related impurities from the rolling temperature continuously and naturally cooled in air. From Boer de, H et al .: Natural Hard Bainitic Rails with High Tensile Strength "(Stahl and Eisen, Vol. 1 15, No. 2, 1995, pp. 93-98) it is known that residual stresses in bainitic rails can be reduced When the rails are heat treated, the rails are annealed at 350 ° C for 24 hours.
Nachteil von einer Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene, eines Schienauszuges oder Isolierstoßes des Standes der Technik sind hoher Verschleiß, Rollkontaktermüdungsschäden und plastische Deformationen der Belasteten Bereiche, wie des Zungenanfanges bis hin zu Ausbrüchen der Zungen- und der Backenschienen die somit häufige Instandsetzungsarbeiten, insbesondere Schleifen, nach sich ziehen. Hierdurch wird insbesondere maßgeblich die Liegedauer der Bauteile negativ beeinflusst.  Disadvantage of a tongue device, tongue rail and / or stock rail, a Schienauszuges or Isolierstoßes of the prior art are high wear, Rollkontaktermüdungsschäden and plastic deformation of the loaded areas, such as the beginning of the tongue to breakouts of the tongue and the jaw rails thus frequent repair work, in particular Loops, drag on. As a result, the service life of the components is particularly adversely affected.
Insbesondere die derzeitig verwendeten perlitischen Standardmaterialien (R 350 HT) genügen diesen enormen Belastungen nicht und zeigen die o.g. Schä- digungen auf. Dieser perlitische Werkstoff mit einer Zugfestigkeit von > 1 180 N/mm2 erhält durch eine Wärmebehandlung zwar eine erhöhte Verschleißfestigkeit, neigt jedoch auch in seiner feinperlitischen Ausführung unter den derzeitigen Belastungen zur Oberflächenrissbildung, den so genannten Rollkontaktermüdungsschäden. In particular, the currently used perlitic standard materials (R 350 HT) do not meet these enormous loads and show the above-mentioned damage. Although this pearlitic material with a tensile strength of> 1 180 N / mm 2 is given increased wear resistance by a heat treatment, it also tends, in its fine-pearlitic design, under the current stresses to cause surface cracks, the so-called rolling contact fatigue damage.
Die DE 195 23 542 A1 beschreibt ein Verfahren zur Wärme- bzw. Vergütebehandlung eines Gleisteils, insbesondere Weichenteils wie Federzunge oder Herzstück, wobei das Gleisteil über seine gesamte Länge aufgeheizt und anschließend in einem Kühlmittelbad derart gekühlt wird, dass das Gleisteil gege- benenfalls partiell und unterbrochen und von seinem Kopf her in das Kühlmittelbad getaucht wird. Um in dem Gleisteil ein gewünschtes Gefüge reproduzierbar einstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Gleisteil während des Kühlens in vorgegebener zeitlicher Abfolge nacheinander einerseits bereichsweise und andererseits vollständig in das Kühlmittelbad getaucht wird. DE 195 23 542 A1 describes a method for heat treatment or tempering treatment of a rail part, in particular soft part such as spring tongue or frog, the rail part is heated over its entire length and then cooled in a coolant bath such that the rail part, if necessary, partially and interrupted and dipped from his head into the coolant bath. In order to be able to reproducibly set a desired microstructure in the rail part, it is proposed that the rail part be successively immersed in the coolant bath successively on the one hand in regions and on the other hand completely during cooling in a predetermined time sequence.
Der Nachteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, dass keine definierten Temperaturen und Zeiträume vorgegeben werden, die gewährleisten, dass die gewünschten Materialeigenschaften des bainitischen Gleisteils nicht verloren gehen. Die DE 10 2006 030 815 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Gleisteils aus bainitischem Stahl, insbesondere einer Zungenvor- richtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Zungenvorrichtung, Zungenschiene und/oder Backenschiene, die aus bainitischem Stahl hergestellt ist sowie auf Schienenauszüge und Isolierstöße. The disadvantage of this method is, in particular, that no defined temperatures and time periods are specified which ensure that the desired material properties of the bainitic rail part are not lost. DE 10 2006 030 815 A1 describes a method for producing a high-strength rail part from bainitic steel, in particular a tongue projection. direction, tongue rail and / or stock rail. Furthermore, the invention relates to a tongue device, tongue rail and / or stock rail, which is made of bainitic steel and rail extensions and insulating joints.
Hierbei wird allerdings nicht berücksichtigt, dass durch ein Umschmiedevorgang des entsprechenden Gleisteils die ursprünglichen Materialeigenschaften verändert werden. However, this does not take into account that the original material properties are changed by a forging process of the corresponding track part.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, Gleisbauteile, die aus dem gewünschten bainitischen Stahl bestehen und durch Schmieden umgeformt werden müssen, so umzuschmieden, dass die gewünschten Eigenschaften erhalten bleiben bzw. wieder hergestellt werden, sodass sich eine hohe Festigkeit und Verschleißresistenz bei Erhöhung der Lebensdauer ergeben und somit insbesondere ein Einsatz in hochbeanspruchten Weichen und anderen Gleisbauteilen erfolgen kann. The present invention is based on the problem of reshaping track components, which consist of the desired bainitic steel and must be formed by forging, in such a way that the desired properties are retained or restored so that a high strength and wear resistance increase the service life and thus in particular a use in highly stressed turnouts and other track components can be done.
Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 und erfindungsgemäß hergestellte Gleisbauteile gemäß Anspruch 4 gelöst. These objects are achieved by the method according to the invention according to claim 1 and track components according to the invention according to claim 4.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments are subject matters of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird gemäß Anspruch 1 für das Gleisteil Stahl verwendet, der aus bainitischem Grundgefüge besteht. Durch das Verfahren bleiben die Grun- deigenschaften des bainitischen Stahls wie Härte, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Streckgrenze nicht unvorteilhaft verändert. Dies wird dadurch erreicht, dass nach dem Schmieden des Gleisteils die Abkühlung in zwei Stufen erfolgt. Das Schmieden erfolgt innerhalb einer Zeitspanne, in der die Gefügeausbildung des Stahls nicht wesentlich beeinflusst wird. Hierfür reichen die üblicherweise ver- wendeten Zeiten von wenigen Minuten aus. Anschließend wird der Stahl nicht sofort an der Luft oder durch Abschrecken in Bädern oder Besprühen durch Wasseremulsion abgekühlt, sondern kontrolliert bis zu einer Temperatur abgekühlt, bei der die Umwandlung in das gewünschte bainitische Gefüge vollständig erfolgt. Dann wird die Temperatur so lange gehalten, bis eine komplette Umwandlung über den gesamten Querschnitt des Gleisteils erfolgt ist. Erst danach wird die Abkühlung bis auf Raumtemperatur fortgesetzt. Nach diesem Verfahren hergestellte Gleisteile können beispielsweise verwendet werden als Weichenzungen, Weichenherzstücke oder Übergangsschienen. Sie zeichnen sich aus durch hohe Härte, z.B. zwischen 420 und 480 HB bei gleichzeitig hohen Bruchdehnungen von mehr als 9 %, hohe Zugfestigkeit von mehr als 1400 N/mm2 und Streckgrenzen größer 1000 N/mm2. According to the invention, steel is used for the rail part according to claim 1, which consists of bainitic basic structure. The process does not adversely affect the basic properties of bainitic steel, such as hardness, tensile strength, elongation at break and yield strength. This is achieved by cooling in two stages after forging the rail part. Forging takes place within a period of time during which the structural formation of the steel is not significantly affected. The usually used times of a few minutes suffice for this. Subsequently, the steel is not cooled immediately in the air or by quenching in baths or spraying by water emulsion, but controlled cooled to a temperature at which the conversion into the desired bainitic structure is complete. Then the temperature is maintained until a complete conversion over the entire cross-section of the rail part has taken place. Only then is the cooling continued to room temperature. Gleisteile produced by this method can be used for example as switch blades, points frogs or transition rails. They are characterized by high hardness, eg between 420 and 480 HB with simultaneously high elongations at break of more than 9%, high tensile strength of more than 1400 N / mm 2 and yield strengths greater than 1000 N / mm 2 .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Bildung von für das Gleisteil schädlichen Carbiden, wie z.B. Chrom-Carbiden an den Korngrenzen vermieden.  In the process of the invention, the formation of carbohydrate-damaging carbides, e.g. Chromium carbides avoided at the grain boundaries.
Anspruch 2 beschreibt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anspruchs 1 . Claim 2 describes an advantageous embodiment of claim 1.
Für die Umschmiedung des Gleisteils wird der Stahl zunächst auf eine Temperatur zwischen der Ac3-Temperatur des verwendeten Bainit-Stahls und 1250 °C erwärmt. Der Umschmiedevorgang wird bei dieser Temperatur innerhalb weni- ger Minuten durchgeführt. Durch Abkühlung wird die Temperatur des Gleisteils nach dem Schmieden in einen Temperaturbereich von 450 °C bis 350 °C gebracht. Dies kann schnell, z.B. durch Eintauchen in ein vortemperiertes Bad oder in einem Zeitraum von ca. bis zu 20 Minuten an Luft erfolgen. Die Art der Kühlung ist maßgebend für die zu erreichende Zielhärte. Zwischen 350 °C und 450 °C verwandelt sich die durch die hohen Temperaturen beim Umschmiedevorgang entstandene austenitische Gefügestruktur wieder in ein bainitisches Gefüge. Je näher die Temperatur bei 350 °C liegt, desto höher wird der bainiti- sche Anteil. Für diese Umwandlung wird ein Zeitraum von etwa 5 bis 30 Minuten benötigt. Anschließend kann das Gleisteil auf niedrige Temperaturen weiter abkühlen. Dies erfolgt vorzugsweise innerhalb von 60 bis 120 Minuten. For reforging the rail part, the steel is first heated to a temperature between the Ac3 temperature of the bainitic steel used and 1250 ° C. The forging process is carried out at this temperature within a few minutes. By cooling, the temperature of the rail part is brought after the forging in a temperature range of 450 ° C to 350 ° C. This can be done quickly, e.g. by immersion in a pre-tempered bath or in a period of about up to 20 minutes in air. The type of cooling is decisive for the target hardness to be achieved. Between 350 ° C and 450 ° C, the austenitic microstructure created by the high temperatures during the forging process is transformed back into a bainitic microstructure. The closer the temperature is to 350 ° C, the higher the bainitic portion becomes. For this conversion, a period of about 5 to 30 minutes is needed. Then the track part can continue to cool down to low temperatures. This is preferably done within 60 to 120 minutes.
Gemäß Anspruch 3 besteht der Stahl aus 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,6 bis 3,0 % Cr. According to claim 3, the steel consists of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.6 to 3.0% Cr.
Mit Stahl dieser Zusammensetzung ist es möglich, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach der Umschmiedung die gewünschten Eigenschaften erreicht werden. With steel of this composition, it is possible that with the method according to the invention after the forging the desired properties are achieved.
Anspruch 4 beschreibt ein Gleisteil aus Stahl, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche hergestellt wurde. Das Gleisteil besteht aus Stahl mit bainitischem Grundgefüge. Bei der Umschmiedung des Gleisteils erfolgt im Bereich der Schmiedung eine Wärmebehandlung, wobei der erwärmte Stahl in zwei Stufen abkühlt. Claim 4 describes a steel rail part, which was produced by the method according to the invention according to at least one of the preceding claims. The track part consists of steel with a bainitic structure. In the forging of the rail part, a heat treatment is carried out in the forging area, the heated steel cooling in two stages.
Solche Gleisteile können beispielsweise als Weichenzungen, Weichenherzstü- cke oder Übergangsschienen verwendet werden. Such rail parts can be used, for example, as switch blades, switch points or transition rails.
Sie zeichnen sich aus durch hohe Härte, z.B. zwischen 420 und 480 HB bei gleichzeitig hohen Bruchdehnungen von mehr als 9 %, hohe Zugfestigkeit von mehr als 1400 N/mm2 und Streckgrenzen größer 1000 N/mm2. They are characterized by high hardness, eg between 420 and 480 HB with simultaneously high elongations at break of more than 9%, high tensile strength of more than 1400 N / mm 2 and yield strengths greater than 1000 N / mm 2 .
In Anspruch 5 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens aus Anspruch 4 beschrieben. Der Stahl, aus dem das Gleisbauteil besteht, ist zusammengesetzt aus 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,6 bis 3,0 % Cr. Dadurch erreicht das Gleisteil auch nach der Umschmiedung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die gewünschten Eigenschaften. In claim 5, an advantageous embodiment of the method of claim 4 is described. The steel constituting the track member is composed of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.6 to 3.0% Cr. As a result, the track part achieves the desired properties even after the forging with the method according to the invention.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen und durch zwei Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments and by two figures.
Fig. 1 zeigt beispielhaft den erfindungsgemäß zu behandelnden Bereich eines Gleisteils, hier einer Zungenschiene. Fig. 1 shows an example of the present invention to be treated area of a track part, here a tongue rail.
Fig. 2 zeigt schematisch den Zeit-/ Temperaturverlauf des zu behandelnden Gleisteils während des Verfahrens. Figur 2a) zeigt eine Abkühlung, bei der das Gleisteil in der ersten Stufe durch Eintauchen in ein Salzbad oder Ähnliches abgekühlt wird. In Figur 2b) erfolgt die Abkühlung während der ersten Stufe an Luft. In einem ersten Ausführungsbeispiel soll eine Zungenschiene für eine Weiche erfindungsgemäß umgeschmiedet werden. Fig. 2 shows schematically the time / temperature profile of the track part to be treated during the process. Figure 2a) shows a cooling, in which the rail part is cooled in the first stage by immersion in a salt bath or the like. In Figure 2b), the cooling takes place during the first stage of air. In a first embodiment, a tongue rail for a switch is to be reforged according to the invention.
Hierfür wird ein Stahl mit einem bainitischen Grundgefüge verwendet, der aus 0,35 % C, 0,8 % Si, 0,7 % Mn, 2,6 % Cr besteht. Die weiteren Bestandteile wie P, S, V, Mo, Nb, N und AI werden fachgemäß so gewählt, dass sich eine gute Schweißeignung, verbunden mit einem feinkörnigen Gefüge und einer geringen Versprödungsneigung einstellt. Die Zungenschiene wird nun auf eine Temperatur von 1000 °C erwärmt (2). Dies kann z.B. durch eine Induktionsschleife oder einen separaten Wärmeofen geschehen. Bei dieser Temperatur ist der Stahl weich genug für ein Umformen durch Schmieden, wobei die austenitische Umwandlung bereits komplett abge- schlössen ist. For this purpose, a steel with a bainitic base structure is used which consists of 0.35% C, 0.8% Si, 0.7% Mn, 2.6% Cr. The other constituents, such as P, S, V, Mo, Nb, N and Al, are selected in such a way that a good weldability, combined with a fine-grained structure and a low tendency to embrittlement, sets. The tongue rail is now heated to a temperature of 1000 ° C (2). This can be done for example by an induction loop or a separate heating furnace. At this temperature, the steel is soft enough to be forged by forging, with the austenitic transformation already completely completed.
Der Umschmiedevorgang wird bei dieser Temperatur innerhalb weniger Minuten durchgeführt (3). Danach wird der erwärmte und umgeschmiedete Bereich (1 ) der Zungenschiene in ein Salzbad eingetaucht, das auf 390 °C vortemperiert ist (4). Bei dieser Temperatur verwandelt sich die durch die hohen Temperaturen beim Umschmiedevorgang entstandene austenitische Gefügestruktur wieder in ein bainitisches Gefüge. Dieser Vorgang erfolgt isothermisch im Salzbad innerhalb von 10 Minuten (5).  The forging process is carried out at this temperature within a few minutes (3). Thereafter, the heated and reforged area (1) of the tongue rail is immersed in a salt bath, which is preheated to 390 ° C (4). At this temperature, the austenitic microstructure created by the high temperatures during the forging process is transformed back into a bainitic microstructure. This process takes place isothermally in a salt bath within 10 minutes (5).
Anschließend lässt man die Zungenschiene innerhalb von 120 Minuten kontrolliert an ruhender Luft auf niedrige Temperaturen weiter abkühlen (6).  Subsequently, the tongue rail is allowed to continue to cool down to low temperatures within 120 minutes in still air (6).
In einem zweiten Ausführungsbeispiel soll eine Herzstückschmiedespitze für eine Weiche erfindungsgemäß umgeschmiedet werden. In a second embodiment, a frog point for a switch is to be reforged according to the invention.
Hierfür wird wieder ein Stahl mit einem bainitischen Grundgefüge wie im vorigen Beispiel verwendet.  For this purpose, again a steel with a bainitic basic structure is used as in the previous example.
Die Herzstückschmiedespitze wird auf eine Temperatur von 1000 °C erwärmt (2). Dies kann z.B. durch eine Induktionsschleife oder einen separaten Wärmeofen geschehen. Bei dieser Temperatur ist der Stahl weich genug für ein Umformen durch Schmieden, wobei die austenitische Umwandlung bereits komplett abgeschlossen ist. The core forging tip is heated to a temperature of 1000 ° C (2). This can e.g. done by an induction loop or a separate heating furnace. At this temperature, the steel is soft enough to be formed by forging, with the austenitic transformation already complete.
Der Umschmiedevorgang wird bei dieser Temperatur innerhalb weniger Minuten durchgeführt (3). Danach wird der erwärmte und umgeschmiedete Bereich der Herzstückschmiedespitze an ruhender Luft auf 450 °C abgekühlt. Dies erfolgt kontrolliert, innerhalb von 30 Minuten (7). Bei dieser Temperatur verwandelt sich die durch die hohen Temperaturen beim Umschmiedevorgang entstandene austenitische Gefügestruktur wieder in ein bainitisches Gefüge. Wenn die 450 °C erreicht sind, wird in einem Induktor die Temperatur für 30 Minuten gehalten, sodass sich wieder eine bainitische Gefügestruktur einstellt (8). The forging process is carried out at this temperature within a few minutes (3). Thereafter, the heated and reforged area of the frog forge is cooled to 450 ° C in still air. This is controlled within 30 minutes (7). At this temperature, the austenitic microstructure created by the high temperatures during the forging process is transformed back into a bainitic microstructure. When the 450 ° C is reached, the temperature is held in an inductor for 30 minutes, so that again sets a bainitic microstructure (8).
Anschließend lässt man die Herzstückschmiedespitze innerhalb von 120 Minuten kontrolliert an ruhender Luft auf niedrige Temperaturen weiter abkühlen (9). Bezugszeichenliste Subsequently, the centerpiece forged steel is allowed to continue to cool down to low temperatures within 120 minutes in still air (9). LIST OF REFERENCE NUMBERS
1. Umschmiedebereich bei einer Weichenzunge 1. Umschmiedebereich at a switch tongue
2. Erwärmung auf Schmiedetemperatur  2. heating to forging temperature
3. Umschmiedevorgang 3. Forging process
4. Stufe 1 der Abkühlung durch Eintauchen in Salzbad  4. Stage 1 of cooling by immersion in salt bath
5. Isotherme Umwandlung der austenitischen Gefügestruktur in ein bainiti- sches Gefüge  5. Isothermal transformation of the austenitic microstructure into a bainitic microstructure
6. Stufe 2 der Abkühlung  6th stage 2 of the cooling
7. Stufe 1 der Abkühlung an ruhender Luft 7. Stage 1 of cooling in still air
8. Isotherme Umwandlung der austenitischen Gefügestruktur in ein bainiti- sches Gefüge  8. Isothermal transformation of the austenitic microstructure into a bainitic microstructure
9. Stufe 2 der Abkühlung  9th stage 2 of the cooling

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Umschmieden eines Gleisteils, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleisteil aus Stahl mit bainitischem Grundgefüge besteht, und im Bereich der Schmiedung eine Wärmebehandlung erfolgt, wobei der erwärmte Stahl in zwei Stufen abgekühlt wird. 1 . A method for reforging a rail part, characterized in that the rail part consists of steel with bainitic structure, and in the forging a heat treatment, wherein the heated steel is cooled in two stages.
2. Verfahren zum Umschmieden eines Gleisteils gemäß Anspruch 1 , wobei für die Umschmiedung der Stahl zunächst auf eine Temperatur oberhalb der Ac3-Temperatur bis hin zu 1250 °C gewählt wird, und bei der Abkühlung zunächst innerhalb von 20 Minuten bis auf einen Temperaturbereich von 450 °C bis 350 °C abgekühlt wird, anschließend für 5 bis 30 Minuten in diesem Temperaturbereich gehalten wird und dann innerhalb von 60 bis 120 Minuten auf unter 200 °C abgekühlt wird. 2. A method for reforging a track part according to claim 1, wherein the steel is initially selected to a temperature above the Ac3 temperature up to 1250 ° C for the reforging, and during the cooling first within 20 minutes to a temperature range of 450 Is cooled to 350 ° C, then maintained for 5 to 30 minutes in this temperature range and then cooled to below 200 ° C within 60 to 120 minutes.
3. Verfahren zum Umschmieden eines Gleisteils gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Stahl besteht aus 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,6 bis 3,0 % Cr. A method of reforging a track part according to claim 1 or 2, wherein the steel is composed of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2, 6 to 3.0% Cr.
4. Gleisteil aus Stahl, hergestellt nach dem Verfahren gemäß mindestens einem der vorigen Patentansprüche, wobei das Gleisteil aus Stahl mit bainitischem Grundgefüge besteht und bei der Umschmiedung im Bereich der Schmiedung eine Wärmebehandlung erfolgt, wobei der erwärmte Stahl in zwei Stufen abkühlt. 4. A rail part made of steel, produced by the method according to at least one of the preceding claims, wherein the rail part consists of steel with bainitic structure and in the forging in the forging takes place a heat treatment, wherein the heated steel is cooled in two stages.
5. Gleisteil aus Stahl gemäß Anspruch 4, wobei der Stahl aus 0,3 bis 0,4 % C, 0,7 bis 0,9 % Si, 0,6 bis 0,8 % Mn, 2,6 bis 3,0 % Cr besteht. A steel splice member according to claim 4, wherein said steel is composed of 0.3 to 0.4% C, 0.7 to 0.9% Si, 0.6 to 0.8% Mn, 2.6 to 3.0 % Cr exists.
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