Was ist Schienenmaterial? Stahlsorten und Standards für Eisenbahn- und Kranschienen

Eine Stahlschiene ist eine präzise konstruierte längliche Komponente, die die Räder von Zügen, Kränen oder anderen schienengebundenen Fahrzeugen führt und stützt. Es wird aus einem speziellen Schienenstahl gewalzt, da die Lauffläche über einen jahrzehntelangen Einsatz hinweg konzentrierten Radlasten, Verschleiß, Ermüdung und Stößen standhalten muss. Die Wahl des Schienenmaterials ist die wichtigste Einzelentscheidung bei der Schienenspezifikation: Sie legt die mechanischen Eigenschaften, die Verschleißlebensdauer, die Schweißbarkeit und den Preis der Schiene fest.

Was bestimmt die Leistung des Schienenmaterials?

Kohlenstofferhöht die Härte und Verschleißfestigkeit, verringert jedoch die Schweißbarkeit und Zähigkeit über einen Grenzwert hinaus.

Manganstärkt den Stahl und verbessert die Zähigkeit; Schienenstähle enthalten typischerweise einen hohen -Mangangehalt.

Siliziumdesoxidiert den Stahl und verleiht ihm Festigkeit; in engen Grenzen kontrolliert werden.

Chrom, Vanadium, Niobsind Mikrolegierungszusätze, die die Körnung verfeinern und die Ermüdungs- und Verschleißleistung in Premiumqualitäten verbessern.

Phosphor und Schwefelwerden auf niedrige Maxima gehalten, da sie den Stahl verspröden.

Common-Rail-Materialien und ihre Anwendungen

Grad	Typische Anwendung
U71Mn	Kranschienen und Schwerlastleitungen; hohe Verschleißfestigkeit und Zähigkeit; Zugfestigkeit min. 880 MPa.
U75V	Hochgeschwindigkeits- und Hochgeschwindigkeitsstrecken-; Vanadium-legiert; Zugfestigkeit min. 980 MPa.
50 Mio	Ausgewogenheit von Härte und Duktilität für Industrie- und Bergbauschienen.
Q235B	Allgemeiner Baustahl für Stadtbahnen und unkritische Industriegleise.

Schienenstahlsorten nach Standard

Grad	Standard / Region	Typische Zusammensetzung (Gew.-%)
R260	EN 13674-1 (Europa)	C 0,67–0,80, Mn 0,90–1,20, Si max. 0,50
R350HT	EN 13674-1 (Europa)	C 0,75–0,85, Mn 0,80–1,20, Cr 0,20–0,50
Note 260	AREMA (Nordamerika)	C ca. 0,77, Mn ca. 1,0-1,2, Si ca. 0,2
Note 350	AREMA + Mühlenspezifikationen (USA/Kanada)	C 0,78–0,83, Mn 0,90–1,20, Cr 0,2–0,6, V/Nb mikrolegiert
U71Mn	GB/T 2585 (China)	C 0,65–0,77, Mn 1,10–1,40, Si 0,15–0,35
U75V	GB/T 2585 (China)	C 0,67–0,77, Mn 0,70–1,00, V 0,04–0,12

Schienenprofile nach Standardfamilie

GB Light und Heavy Rail (China)

GB/T 2585 deckt leichte Schienen von 8 kg/m bis 30 kg/m für Industrie- und Bergbaustrecken und schwere Schienen von 38 kg/m bis 60 kg/m für den Hauptstreckenbetrieb ab.

Einstufung	Gewicht	Höhe (mm)	Kopf (mm)	Unten (mm)	Dicke (mm)
Stadtbahn	8 kg/m	65	25	54	7
Stadtbahn	15 kg/m	79.37	42.86	79.37	8.33
Stadtbahn	30 kg/m	107.95	60.33	107.95	12.3
Schwere Schiene	60 kg/m	176	73	150	16.5

AREMA/ASCE Rail (Nordamerika)

AREMA deckt Abschnitte von 25 lb/yd bis 175 lb/yd für Güter-, Hochgeschwindigkeits- und Stadtbahnanwendungen ab, einschließlich der bekannten Abschnitte 90RA, 100RE, 115RE, 132RE und 136RE.

JIS Rail (Japan)

JIS E 1103/1101 definiert Abschnitte wie 15 kg, 22 kg, 30 A, 37 A, 50 N und Kranschienen CR73 und CR100 mit genauen Abmessungen für Privat- und Industriebahnen.

AS 1085 Rail (Australien)

AS 1085 definiert Schienen von 31 kg bis 89 kg, zugeschnitten auf unterschiedliche Tragfähigkeiten und Umgebungsbedingungen im australischen Schwerlastverkehr.

So passen Sie Schienenmaterial an Ihre Anwendung an

Definieren Sie den Verkehr: Achslast, Geschwindigkeit, Jahrestonnage, Kurvenradien.

Wählen Sie die Gütenfamilie entsprechend der Schienennorm aus, die Ihr Projekt verwendet (GB, EN, AREMA, JIS, AS).

Wählen Sie Premium- oder wärmebehandelte Qualitäten, bei denen Verschleiß oder Ermüdung die Lebensdauer bestimmen (Schwertransport, scharfe Kurven, hohe Geschwindigkeit).

Bestätigen Sie die Schweißbarkeitsanforderungen, bevor Sie den höchsten-Kohlenstoffgrad wählen.

Fordern Sie Werkstestzertifikate an, damit die gelieferten chemischen und mechanischen Eigenschaften anhand der Spezifikation überprüft werden können.

Häufig gestellte Fragen

Welches ist das weltweit am häufigsten verwendete Schienenmaterial?

Kohlenstoffreicher Manganstahl. Es bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Kosten und kommt in jeder Standardfamilie vor: U71Mn in GB, R260 in EN, Güteklasse 260 in AREMA und den entsprechenden JIS- und AS-Güteklassen.

Warum wird Schienenstahl Mangan zugesetzt?

Mangan stärkt den Stahl und verbessert die Zähigkeit, während er gleichzeitig schweißbar bleibt. Schienenstahl enthält bewusst einen hohen -Mangangehalt (ungefähr 0,8–1,4 %), damit die Schiene Stößen widersteht, ohne spröde zu werden.

Kann ein Schienenprofil in verschiedenen Stahlgüten gewalzt werden?

Ja. Das gleiche Profil kann in einer Standardgüte oder einer wärmebehandelten Premiumgüte geliefert werden, wobei der Profilstandard und die Stahlgüte separat angegeben werden. Auf diese Weise bedient derselbe UIC60-Abschnitt sowohl eine Nebenstrecke als auch einen Schwerlastkorridor.

Was ist der Unterschied zwischen R260 und R350HT?

R260 ist die universelle -EN-Klasse für den konventionellen Verkehr. R350HT gehört zur gleichen Profilfamilie, ist jedoch wärmebehandelt, um eine höhere Oberflächenhärte zu erzielen, was zu einer längeren Verschleißlebensdauer bei Schwertransporten und stark beanspruchten Abschnitten zu einem höheren Preis führt.

Bestehen Kranschienen aus dem gleichen Stahl wie Eisenbahnschienen?

Oftmals ja, was die Güte betrifft: Kranschienen bestehen üblicherweise aus U71Mn oder gehärtetem Schienenstahl. Allerdings folgt das Profil einer Kranschienennorm wie DIN 536 oder der QU-Serie mit breiterem Fuß und anderer Kopfform, da Kranräder die Schiene anders belasten als Eisenbahnräder.

Wie überprüfe ich das Material der gelieferten Schiene?

Aus dem Mühlenprüfzertifikat: Darin sind Schmelzzahl, chemische Zusammensetzung, mechanische Eigenschaften und Härte der gelieferten Charge aufgeführt. Käufer sollten das Zertifikat zur Lieferbedingung und nicht zur Option machen.