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Os trilhos ferroviários estão suportando cargas pesadas e sujeitos a desgaste e fadiga. Então o grau do aço ferroviário deve atender às demandas de velocidade e carga do trem. A composição química adequada do aço ferroviário permite que os trilhos tenham dureza e resistência ao desgaste suficientes, também propriedade antifadiga. Geralmente, o conteúdo de carbono não é mais do que 0,82%, e o manganês não é mais do que 1,7%.
A composição e propriedades do aço ferroviário
A tendência de desenvolvimento dos trilhos ferroviários é a hiper pureza e a hiper alta resistência. Para atender aos requisitos, pesquisadores em todo o mundo continuam progredindo na otimização do desempenho do aço ferroviário. O Japão desenvolveu o aço ferroviário de perlita hipereutetóide, o Reino Unido descobriu o aço ferroviário de martensita. O aço ferroviário de bainita da Europa e da América está se tornando pontos-chave na pesquisa e no desenvolvimento de novos aços ferroviários de alta resistência.
Trilho de aço perlita hipereutetóide
Como todos sabemos, a resistência ao desgaste do aço ferroviário pode ser melhorada pela adição de elementos de liga ou por tratamento térmico. Obter aço ferroviário de alta qualidade até certo ponto é obter microestrutura de perlita mais fina. Estudos sobre aço perlita mostram que, aumentando a densidade da fase de cementita das folhas de perlita, a resistência ao desgaste do aço ferroviário pode ser melhorada. Por meio do estudo experimental da composição do aço ferroviário eutetóide e hipereutetóide, os pesquisadores concluíram que o desempenho do aço ferroviário hipereutetóide pode ser otimizado aumentando o acúmulo
Trilho de aço anti-rachaduras
Na década de 1990, a NKK do Japão, a American Railways e a Burlington Northern desenvolveram em conjunto trilhos de aço tratados termicamente chamados de “Anti-cracking”. Ao ajustar a taxa de resfriamento durante o tratamento térmico, a superfície e o ângulo superior do trilho são tratados com dureza diferente. Sob a ação da carga de impacto, a banda de rodagem com dureza mais suave produzirá mais desgaste. Ao aumentar a taxa de desgaste no centro da superfície superior do trilho, ou seja, a superfície da banda de rodagem, as rachaduras de fadiga prejudiciais nesta parte podem ser naturalmente “desgastadas” sem expansão ou lixamento caro. Desde 1990, esse tipo de trilho está sob teste na Burlington Northern e os resultados foram satisfatórios.
Aço ferroviário martensítico
O aço ferroviário martensítico foi descoberto pela equipe do British Iron and Steel Research Center nos últimos anos. A dureza do cabeçote ferroviário desse novo tipo de aço é tão alta quanto 445HB. Embora a resistência ao desgaste desse aço martensítico de baixo carbono seja quase a mesma do aço tratado termicamente, sua tenacidade é muito maior do que a dos trilhos de aço tratados termicamente.
Aço trilho bainítico
O aço ferroviário bainítico tem alta dureza, resistência à tração e alta resistência ao desgaste. Especialmente a tenacidade do aço ferroviário bainítico é de 2 a 5 vezes maior que a dos aços ferroviários perlita. Devido a tantas vantagens, ele está sendo desenvolvido em vários países ao redor do mundo. Atualmente, o aço bainítico é estudado principalmente de três perspectivas.
Da perspectiva de melhorar ainda mais a resistência ao desgaste. O aço ferroviário de bainita desenvolvido pela German usado na curva de raio de 300 metros da linha de mineração do norte da Noruega mostra que sua vida útil de resistência ao desgaste é 8 vezes maior que a dos trilhos laminados a quente tradicionais. O grau de resistência do aço ferroviário de bainita atingiu 1400 Mpa. A França e o Japão buscaram melhorar a resistência ao desgaste por fadiga (grau de resistência maior que 1100 MPa) testada na ferrovia, o que também obteve bons resultados. Da perspectiva de prolongar o tempo de serviço do interruptor ferroviário, mais de 1000 conjuntos de sapos ferroviários (feitos de aço bainítico) têm funcionado muito bem no Reino Unido. A American está passando pelo processo de testes.
