CC BY
1МЕХАНИЗМЫ УПРОЧНЕНИЯ РЕЛЬСОВ ИЗ ЗАЭВТЕКТОИДНОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Попова Н. А.1, Громов В. Е.2, Порфирьев М. А.2, Юрьев А. А.2, Черепанова Г. И.2, Кондратова О. А.2
1 Томский государственный архитектурно-строительный университет,
Томск, Россия
2Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк,
Россия [email protected]
С 2018 года в России на ОАО «ЕВРАЗ-объединенный ЗСМК» производятся длинномерные дифференцированно закаленные рельсы специального назначения повышенной износостойкости и контактной выносливости категории ДТ400ИК из заэвтектоидной стали для эксплуатации со скоростями движения до 200 км/ч в прямых участках железнодорожного пути и кривых участках железнодорожного пути без ограничений грузонапряженности. Понимание природы и закономерностей формирования структурно-фазовых состояний в поверхностных слоях таких рельсов в процессе длительной эксплуатации является основой достижения высоких эксплуатационных свойств при совершенствовании технологии их производства. В научной литературе практически отсутствуют публикации по рельсам из заэвтектоидной стали, авторы фиксируют лишь качественные изменения.
Целью настоящей работы является количественная оценка механизмов деформированного упрочнения поверхностных слоев выкружки рельсов категории ДТ400 из заэвтектоидной стали после эксплуатации.
Изучение внутренней структуры и фазового состава проведено на образцах дифференцированно закаленных рельсов категории ДТ400ИК из стали марки Э90ХАФ производства АО «Евраз-ЗСМК» после пропущенного тоннажа 187 млн. тонн брутто на экспериментальном кольце РЖД. Основные элементы, входящие в химический состав рельсовой стали Э90ХАФ согласно ГОСТ 5185-2013 и ТУ 24.10.75111-298-057576.2017: 0.92 мас.% С; 0.4 мас.% Si; 1.0 мас.% Мп; 0.3 мас.% Сг; 0.14 мас.% V: основа - Fe.
Исследования проводились методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии (ПЭМ) на поверхности скругления головки рельсов на тонких фольгах с применением электронного микроскопа JEM-2100 (Jeol, Япония) при ускоряющем напряжении 200 кВ при рабочих увеличениях в колонне микроскопа от 15000 до 500000 карт.
Для оценки механизмов упрочнения, формирующих предел текучести в исследуемой стали, для каждого образца была проведена классификация морфологических признаков структуры, определен фазовый состав и рассчитаны параметры тонкой структуры. А именно: 1) объемные доли морфологических составляющих Pv; 2) установлены места локализации карбидной фазы (цементита) и в каждом конкретном месте определена форма частиц и рассчитаны их размеры d, расстояния между частицами г и объемная доля 5; 3) в каждой морфологической составляющей и в целом по материалу рассчитаны скалярная р и избыточная р± плотность дислокаций и создаваемые ими амплитуды внутренних напряжений: ад - напряжения сдвига, или «леса» дислокаций (создаются дислокационной структурой) и ад - дальнодействующие, или локальные, напряжения (возникают в тех местах материала, где присутствует избыточная плотность дислокаций).
