Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2016,  том 13,  №2, 217-222

 

Громов В.Е.1, Глезер А.М.2, Иванов Ю.Ф.3,4, Юрьев А.Б.5

Природа упрочнения поверхности рельсов в процессе длительной эксплуатации

1Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк, Россия
2Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина, Москва, Россия
3Институт сильноточной электроники СО РАН, Томск, Россия
4Научно-исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия
5ООО «Евраз – Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат», Новокузнецк, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

На основании установленных методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии закономерностей изменения структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры поверхностных слоев рельсов до 10 мм по центральной оси после длительной эксплуатации (пропущенный тоннаж 1000 млн. тонн брутто) выполнен количественный анализ механизмов упрочнения рельсов на различном расстоянии от поверхности катания. Показано, что упрочнение носит многофакторный характер и обусловлено субструктурным упрочнением, вызванным формированием наноразмерных фрагментов; дисперсионным упрочнением частицами карбидной фазы; упрочнением, обусловленным формированием на дислокациях атмосфер Коттрелла и Сузуки; внутренними полями напряжений, формирующимися внутри и межфазными границами. Отмечено, что возможно протекание двух конкурирующих процессов при эксплуатации рельсов: 1. Процесса разрезания частиц цементита с последующим выносом их в объем ферритных зерен или пластин (в структуре перлита). 2. Процесса разрезания, последующего растворения частиц цементита, перехода атомов углерода на дислокации (атмосферы Коттрелла) и перенос атомов углерода дислокациями в объем зерен (или пластин) феррита с последующим формированием наноразмерных частиц цементита.

Ключевые слова: механизмы упрочнения, структура, поверхность, рельсы, эксплуатация, фазовый состав, дефектная субструктура.

УДК 669.539.382:669.018.819.93


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 13, No.2 (2016) 217-222

 

Gromov V.E.1, Glezer A.M.2, Ivanov Yu.F.3,4, Yuriev A.B.5

Rail surface strengthening nature in the long term operation process

1Siberian State Industrial University, Novokuznetsk, Russia
2Federal State Unitary Enterprise I.P. Bardin Central Research Institute for Ferrous Metallurgy, Moscow, Russia

3Institute of High Current Electronics SB RAS, Tomsk, Russia

4National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia

5Ltd "Evraz - Consolidated West Siberian Iron & Steel Works», Novokuznetsk, Russia

On the base of regularities of changes in structure-phase states and defect substructure of rails surface layers up to 10 mm along the central axis following the long-term operation (passed tonnage 1000 mln. tons brutto) determined by methods of transmission electron diffraction microscopy the qualitative analysis of rails hardening mechanisms at different distance from tread surface was done. It was shown that hardening had a multi-factor character and was caused by substructure hardening and brought about by the formation of nano-dimentional fragments; dispersion hardening of carbide phase particles;  hardening caused by formation of Cottrell and Suzuki atmospheres on dislocations; internal stress fields being formed by inner- and interphase boundaries. It was noticed that two competitive process may proceed at rails operation: 1. Process of cementite particle cutting followed by their carrying to volume of ferrite grains or plates (in pearlite structure). 2. Process of cutting, subsequent dissolution of cementite particles, transition of carbon atoms on dislocations (Cottrell atmospheres), and carbon atom transfer by dislocations into volume of grains (or plates) of ferrite followed by the formation of cementite nano-dimentional particles.

Keywords: strengthening mechanisms, structure, surface, rails, phase composition, operation, defect substructure.