Формирование структуры, фазового состава и дефектной субструктуры в объёмно- и дифференцированнозакалённых рельсах

В. Е. Громов$^{1}$, К. В. Волков$^{2}$, Ю. Ф. Иванов$^{3,4}$, К. В. Морозов$^{1}$, К. В. Алсараева$^{1}$, С. В. Коновалов$^{1}$

$^1$Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007 Новокузнецк, РФ
$^2$ОАО «ЕВРАЗ — Объединённый Западно-Сибирский металлургический комбинат», шоссе Космическое, 16, 654043 Новокузнецк, РФ
$^3$Институт сильноточной электроники СО РАН, просп. Академический, 2/3, 634055 Томск, РФ
$^4$Национальный исследовательский Томский политехнический университет, просп. Академический, 2/3, 634055 Томск, РФ

Получена: 18.11.2013. Скачать: PDF

Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выполнен послойный анализ рельсов категорий: низкотемпературной надёжности, повышенной износостойкости и контактно-усталостной прочности, высшей категории качества после объёмной закалки и отпуска и дифференцированнозакалённых по различным режимам. Установлены количественные параметры дислокационной субструктуры, внутренних полей напряжений и структурно-фазовых состояний, образовавшихся по диффузионному и сдвиговому механизмам $\gamma-\alpha$-превращения. Выполнены оценки механизмов упрочнения рельсов, качественно согласующиеся с результатами измерения твёрдости. Установлено, что плотность концентраторов напряжений достигает максимального значения у поверхности катания. Для объёмнозакалённых рельсов она выше, чем для дифференцированнозакалённых. Наиболее опасными концентраторами напряжений, которые преимущественно формируются в рельсах, подвергнутых объёмной закалке, являются границы раздела «глобулярные частицы цементита–матрица».

Ключевые слова: рельсы, закалка, фазовый состав, дислокационная субструктура, внутренние поля напряжений.

PACS: 61.72.Ff, 61.72.Hh, 61.72.Lk, 62.20.Qp, 81.40.Ef, 81.40.Np, 81.40.Pq

Citation: V. E. Gromov, K. V. Volkov, Yu. F. Ivanov, K. V. Morozov, K. V. Alsarayeva, and S. V. Konovalov, Formation of Structure, Phase Composition and Faulty Substructure in the Bulk- and Differentially-Hard-Tempered Rails, Usp. Fiz. Met., 15, No. 1: 1—33 (2014) (in Russian), doi: 10.15407/ufm.15.01.001

Цитированная литература (29)

В. Е. Громов, В. А. Бердышев, Э. В. Козлов, В. И. Петров, В. Д. Сарычев, В. В. Дорофеев, Ю. Ф. Иванов, Л. Н. Игнатенко, Н. А. Попова, В. В. Целлермаер, Градиентные структурно-фазовые состояния в рельсовой стали (Новокузнецк: Недра коммюникейшинс ЛТД: 2000).
Актуальные проблемы производства рельсов (Ред. В. Е. Громов) (Новокузнецк: Изд-во СибГИУ: 2001).
Н. А. Козырев, В. В. Павлов, Л. А. Годик, В. П. Дементьев, Железнодорожные рельсы из электростали (Новокузнецк: Изд-во СибГИУ: 2006).
В. И. Ворожищев, Состав и технология производства рельсов повышенной работоспособности (Новокузнецк: Новокузнецкий полиграфический комбинат: 2008).
R. O. Olivares, C. I. Garcia, A. DeArdo, S. Kalay, and F. C. Robles Hernandez, Wear, 271, Iss. 1–2: 364 (2011). Crossref
Hao Kang, Di Wu, and Xian-ming Zhao, J. Iron Steel Res. Int., 20, No. 2: 33 (2013). Crossref
В. Е. Громов, К. В. Волков, Ю. Ф. Иванов, А. Б. Юрьев, С. В. Коновалов, К. В. Морозов, Проблемы черной металлургии и материаловедения, № 4: 61 (2013).
К. В. Волков, В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов, В. А. Гришунин, Повышение усталостной выносливости рельсовой стали электронно-пучковой обработкой (Новокузнецк: Интер-Кузбасс: 2013).
В. Е. Громов, Ю. Ф. Иванов, В. А. Гришунин, С. В. Райков, С. В. Коновалов, Успехи физ. мет., 14, № 1: 67 (2013). Crossref
Е. А. Шур, Повреждение рельсов (Москва: Интекст: 2012).
Л. М. Утевский, Дифракционная электронная микроскопия в металловедении (Москва: Металлургия: 1973).
К. Эндрюс, Д. Дайсон, С. Кноун, Электронограммы и их интерпретация (Москва: Мир: 1971).
П. Хирш, А. Хови, Р. Николсон, Д. Пешли, М. Уелан, Электронная микроскопия тонких кристаллов (Москва: Мир: 1968).
Г. В. Курдюмов, Л. М. Утевский, Р. И. Энтин, Превращения в железе и стали (Москва: Наука: 1977).
А. П. Гуляев, Металловедение (Москва: Металлургия: 1978).
Л. И. Тушинский, А. А. Батаев, Л. Б. Тихомирова, Структура перлита и конструктивная прочность стали (Новосибирск: ВО Наука: 1993).
Ю. Ф. Иванов, Е. В. Корнет, Э. В. Козлов, В. Е. Громов, Закаленная конструкционная сталь: структура и механизмы упрочнения (Новокузнецк: Изд-во СибГИУ: 2010).
В. Е. Громов, Э. В. Козлов, В. И. Базайкин, Ю. Ф. Иванов, В. Я. Целлермаер, Л. Н. Игнатенко, Н. А. Попова, В. Я. Чинокалов, Л. М. Полторацкий, Д. М. Закиров, Физика и механика волочения и объемной штамповки (Москва: Недра: 1997).
В. Н. Гриднев, В. Г. Гаврилюк, Ю. Я. Мешков, Прочность и пластичность холоднодеформированной стали (Киев: Наукова думка: 1974).
М. И. Гольдштейн, Б. М. Фарбер, Дисперсионное упрочнение стали (Москва: Металлургия: 1979).
В. Е. Панин, В. А. Лихачев, Ю. В. Гриняев, Структурные уровни деформации твердых тел (Новосибирск: Наука: 1985).
В. В. Рыбин, Большие пластические деформации и разрушение металлов (Москва: Металлургия: 1986).
Дж. Эшелби, Континуальная теория дислокаций (Москва: Изд. иностр. лит.: 1963).
В. М. Финкель, Физические основы торможения разрушения (Москва: Металлургия: 1977).
Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Известия ВУЗов. Физика, № 8 (1982).
В. И. Владимиров, Физическая теория прочности и пластичности. Точечные дефекты. Упрочнение и возврат (Ленинград: ЛПИ: 1975).
М. А. Штремель, Прочность сплавов. Ч. I. Дефекты решетки (Москва: МИСиС: 1999).
Н. А. Конева, Э. В. Козлов, Л. И. Тришкина, Д. В. Лычагин, Сб. трудов международной конференции «Новые методы в физике и механике деформируемого твердого тела» (Томск: ТГУ: 1990), с. 83.
Ю. Ф. Иванов, В. В. Целлермаер, Л. Н. Игнатенко, Н. А. Попова, В. Е. Громов, Э. В. Козлов, Материаловедение, № 1: 40 (2001).

Цитируется (3)

V. E. Kormyshev, V. E. Gromov, Yu. F. Ivanov and S. V. Konovalov, Usp. Fiz. Met. 18, 111 (2017).
D. A. Romanov, V. E. Gromov, Е. А. Budovskikh and Yu. F. Ivanov, Usp. Fiz. Met. 16, 119 (2015).
V. V. Kurylyak and G. I. Khimicheva, Usp. Fiz. Met. 18, 155 (2017).