CC BY
1ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ НА СКЛОННОСТЬ К ЗАМЕДЛЕННОМУ РАЗРУШЕНИЮ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
Ливанова Н.О., Филиппов Г.А.
ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», г. Москва, Россия
Главным фактором в развитии хрупкого разрушения является наличие в стали неоднородных локальных силовых полей, структурных и химических неоднородностей, снижающих эффективную поверхностную энергию разрушения и увеличивающих вероятность термофлуктуационных процессов при зарождении и распространении хрупкой трещины.
Целью данной работы было исследование влияния микроструктуры на склонность к замедленному разрушению высокоуглеродистой стали на примере рельсовой стали Э76Ф и колесных сталей марок «2» и «Т».
Исследования колесной высокоуглеродистой стали с различным содержанием углерода показали, что ширина рентгеновской интерференционной линии, а также величина искажений кристаллической решетки практически не изменяются по глубине обода колес. Слабая зависимость ширины ренгеновской линии от содержания углерода в стали на всех расстояниях от поверхности, предположительно, связана с особенностями структуры стали с содержанием углерода 0,53%, включающей продукты промежуточного превращения. Установлено, что наиболее высокой склонностью к ЗХР обладает колесная сталь со структурой свежезакаленного мартенсита.
Было выдвинуто предположение, что подобная зависимость также характерна для высокоуглеродистой рельсовой стали.
При производстве рельсов Р65 из стали Э76Ф из НЛЗ была выявлена значительная отбраковка из-за наличия мартенситно-бейнитной неоднородности в контролируемой зоне головки рельсов.
Анализ структурного состояния мартенситоподобных участков показал, что оно соответствует низкоотпущенному мартенситу при температурах не выше 200250 °С. Самоотпуск металла шейки рельса может приводить к получению в структуре (в случае его образования) низкоотпущенного мартенсита.
Представляла интерес оценка влияния температуры отпуска на склонность высокоуглеродистой рельсовой стали к ЗХР. Прочностные характеристики и пластичность, а также ударная вязкость металла головки рельса, подвергнутой принудительному охлаждению выше, чем эти же параметры металла шейки. Это следствие грубой неоднородной структуры металла шейки, наследующей химическую и структурную неоднородность центральной области НЛЗ.
Параметры сопротивления разрушению также зависят от структурного состояния рельсовой стали. Суммарная работа разрушения в исходном состоянии в шейке рельса несколько ниже, чем после закалки и отпуска. В закаленном состоянии наблюдается резкое снижение этих характеристик вследствие преждевременного хрупкого разрушения в результате развития замедленного разрушения. Уменьшение скорости нагружения приводит к некоторому снижению средней суммарной работы разрушения. В закаленном состоянии влияние скорости нагружения на параметры сопротивления рельсовой стали более существенно. Отпуск после закалки повышает сопротивление разрушению рельсовой стали.
Показано, что высокоуглеродистая рельсовая сталь, также как колесная, в закаленном состоянии обладает высокой склонностью к ЗХР.
