Das Bauteil und sein Werkstoff im Detail
voestalpine
Schienen, die im Personen- und Güterverkehr ihre Anwendung finden, müssen hohen Belastungen standhalten. Mehrmals stündlich passieren schwere Züge die Gleise und somit wird von den Schienen eine hohe Belastabrkeit gefordert. Daher steckt in einer Schiene viel mehr, als man glaubt!
Der Werkstoff
Unsere Schiene hat die Form einer sogenannten Vignolschiene und wird als 340 Dobain HSH bezeichnet. Sie weist eine Härte von 300-340 Brinell auf, und das obwohl der Kohlenstoffgehalt nur zwischen 0,2 und 0,5% liegt. Zusätzlich wird der Stahl mit Silizium, Mangan und Chrom legiert. Die Schiene weist eine Zugfestigkeit von über 1050 MPa und eine Dehnung von über 14%. Das bedeutet, der Werkstoff kann sich trotz hoher Härte noch verformen, ohne Schäden davonzutragen.
Das Innere der Schiene bildet ein sogenannter Multiphasenstahl – es befinden sich also mehrere Phasen nebeneinander in der Schiene. Das liegt daran, dass am Ende der Herstellung das Gefüge des Stahles im oberen Teil durch das HSH-Kopfhärteverfahren durch geeignetes Abkühlen genau und fein eingestellt werden kann. Dabei wird durch schnelleres Abkühlen des Schienenkopfes ein feineres Gefüge erzeugt. Dadurch besitzt der Kopf eine höhere Härte und macht ihn beständig gegen Beschädigung. Der Steg der Schiene bleibt zäh und kann Energie aufnehmen und sich leicht verformen.
Das HSH-Kopfhärteverfahren
Die voestalpine Donawitz hat ein Verfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, in der Schiene mehrere Gefüge nebeneinander einzustellen. Das HSH-Kopfhärteverfahren stellt im Kopf der Schiene durch rasches Abkühlen ein feinperlitisches, hartes Gefüge ein. Im Steg wird ein zähes, gröberes perlitisches Gefüge eingestellt.
Durch diesen Prozess wird der Kopf gehärtet, wodurch dieser den hohen Belastungen standhalten kann. Der „Steg“, der untere Teil der Schiene, wird jedoch in seinem ursprünglichen Zustand belassen. Dadurch kann dieser Energie, die bei der Verformung entsteht, aufnehmen und hält ebenso den Belastungen durch das Gewicht der Züge stand. Der Vorteil dieses Prozesses besteht darin, dass er „In-Line“ passiert, das heißt, die Schiene muss nicht extra von der Walzstraße weggehoben werden – somit kann der Prozess nahezu kontinuierlich gefahren werden.
Das patentierte HSH-Kopfhärteverfahren garantiert, dass eine Schiene höchsten Belastungen über mehrere Jahre hinweg standhalten kann. Dies resultiert nicht nur in verminderten Wartungskosten, sondern trägt ebenso zur Schonung der Umwelt bei.
