CC BY
58
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
УДК 625.143.2, 620.18
DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).98-106
М. Г. Штайгер1, А. Е. Балановский2, Н. Н. Иванчик2, Б. О. Кузнецов3
1 ООО «УК «Мечел-Сталь»
2Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Российская Федерация 3Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Российская Федерация
Дата поступления: 20 июня 2018 г.
РЕЗУЛЬТАТЫ МЕТАЛЛОГРАФИЧЕСКОГО И РЕНТГЕНОВСКОГО МИКРОАНАЛИЗА УЧАСТКОВ РЕЛЬСА КАТЕГОРИИ ДТ350
Аннотация. Для выявления несовершенства технологических процессов при выплавке рельсовой стали и последующем производстве рельсов в современных условиях недостаточно традиционных методов исследования. Цель данной статьи -продолжение уже начатых ранее работ по разработке новых методик и возможностей применения комбинации традиционных, стандартизированных методик анализа металлов и современных методов анализа материалов, таких как сканирующей электронной микроскопии (далее СЭМ), рентгеновского микроанализа, измерения амплитуды шумов Баркгаузена, остаточных напряжений для поиска дефектов, анализа структуры материала с целью улучшения технологии производства. Для проведения анализа использовался сканирующий электронный микроскоп JEOL JIB-Z4500, оснащенный приставкой для энергодисперсионного анализа, установка для определения остаточных напряжений и цифровой анализатор Rollscan 300 для измерения амплитуды шумов Баркгаузена, а также оптический микроскоп МЕТ-2, отрезные и шлифовальные станки для подготовки образцов к металлографическим исследованиям. По изменениям магнитоупругого параметра в различных участках было определено наличие дефектов структуры и трещин в поверхностном слое образца. Исследование микроструктуры на металлографическом микроскопе МЕТ-2 позволило установить фазы, из которых состоит образец, а исследование методами СЭМ -подтвердить это и точно измерить балл пластинчатого перлита. Также методика СЭМ и рентгеновского микроанализа помогла определить характер и состав неметаллических включений, показать распределение элементов по поверхности микрошлифа. Таким образом, комбинация традиционных металлографических, механических и новых методов исследований, которые дополняют и уточняют требования ГОСТ Р 51685-2013, может позволить проводить быстрые и точные анализы соответствия рельсовых сталей ГОСТам, а также позволит определять причины разрушения рельсов, несоответствия технологическим процессам.
Ключевые слова: рельс, рельсовая сталь, металлография, неметаллические включения, рентгеновский микроанализ, изображение в отраженных электронах.
M. G. Shtaiger1, A. E. Balanovskii2, N. N. Ivanchik2, B. O. Kuznetsov3
1 Mechel-Steel Management Company OOO
2 Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, the Russian Federation 3Irkutsk State Transport University, Irkutsk, the Russian Federation Received: June 20, 2018
THE RESULTS OF THE METALLOGRAPHIC AND X-RAY MICROANALYSIS OF RAIL SECTIONS OF THE CATEGORY DT350
Abstract. To identify the imperfection of technological processes in the smelting of rail steel and the subsequent production of rails in modern conditions, traditional methods of research are not enough. The purpose of this article is to continue the works that have already been started on the development of new techniques and the possibilities of applying a combination of traditional, standardized metal analysis techniques and modern methods for analyzing materials such as scanning electron microscopy (SEM), X-ray microanalysis, measuring the Barkhausen noise amplitude, residual stresses for searching for defects, analyzing the structure of the material in order to improve the production technology. For the analysis, a scanning electron microscope JEOL JIB-Z4500, equipped with an addon unit for energy-dispersive analysis, a residual stress determination device and a digital analyzer Rollscan 300 for measuring the amplitude of Barkhausen noise, as well as an optical microscope MET-2, cutting and grinding machines for preparation samples to metallographic studies. According to changes in the magnetoelastic parameter, defects of structure and cracks in the surface layer of the sample were determined in different regions. The study of the microstructure on the metallographic microscope MET-2 made it possible to establish the phases of which the sample is made. The SEM study allowed confirming this and accurately measuring the lamellar perlite score. Also, the SEM and X-ray microanalysis method helped to determine the nature and composition of non-metallic inclusions, to show the distribution of elements over the surface of microsections. Thus, the combination of traditional metallographic, mechanical and new research methods that complement and refine the requirements of GOST R 51685-2013, can allow fast and accurate analyzing of the conformity of rail steels to GOSTs, and also will allow determining the causes of rail failure and non-conformities to technological processes.
Keywords: rail, rail steel, metallography, non-metallic inclusions, x-ray microanalysis, component image.
98
© М. Г. Штайгер, А. Е. Балановский, Н. Н. Иванчик, Б. О. Кузнецов, 2018
дач?
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
Введение
Перед РЖД стоит задача к 2030 году повысить ресурс рельсов до 2,5 млрд тонн брутто. Это одна из ключевых задач в путевом комплексе, от этого показателя напрямую зависят сроки ремонтов пути, он влияет и на стоимость текущего содержания. Вместе с тем с 2010 года идёт нарастание числа дефектных рельсов на сети дорог. В 2014 году из-за дефектов металлургического характера было изъято 58 тыс. рельсов, что соизмеримо с полуторамесячной работой одного металлургического предприятия [1, 2]. В настоящее время для изготовления железнодорожных рельсов с целью повышения их циклической прочности, износостойкости и увеличения ресурса работы используют стали с высоким содержанием углерода (сталь марки 76Ф и др. с содержанием углерода 0,71-0,82 %). Требуемый уровень прочностных и пластических свойств (ов > 1100МПа, 65 > 6 %, у > 15 %, НВ > 320 МПа) в исходной стали достигается использованием более сложных режимов термической обработки в процессе ее изготовления. Несмотря на активную работу предприятий-изготовителей по совершенствованию технологии производства рельсов, проблема повышения эксплуатационных свойств сохраняется. В добавление к сказанному необходимо отметить, что наличие заводских или полученных в ходе эксплуатации дефектов, а также различных концентраторов напряжений может стать источником зарождения трещины и привести к усталостному разрушению. Существующие в настоящее время средства диагностики и контроля не могут выявить все дефекты на ранних стадиях развития усталостных трещин, когда запас живучести рельсов достаточно велик и прямой угрозы безопасности движения нет. Для выявления несовершенства технологических процессов при выплавке рельсовой стали и последующем производстве рельсов в современных условиях недостаточно традиционных методов исследования.
Цель данной статьи - продолжение уже начатой нами ранее [3] работы по разработке новых методик и возможностей применения комбинации традиционных, стандартизированных методик анализа металлов и современных методов анализа материалов, таких как сканирующей электронной микроскопии анализа структуры материала с целью улучшения технологии производства. Для проведения анализа использовался сканирующий электронный микроскоп JEOL ЛБ-74500. Комбинация традиционных металлографических, механических и новых методов исследований, которые дополняют и уточняют требования ГОСТ Р 51685-2013, может позволить проводить быстрые
и точные анализы соответствия рельсовых сталей ГОСТам, а также позволит определять причины разрушения рельсов, несоответствия технологическим процессам.
Материал и методы исследования
Для исследования был представлен фрагмент рельса категории ДТ350 [4]. Разрезание рельса на образцы осуществлялось «мокрым способом» на отрезном станке Discotom-10 со специальным охлаждением (рис. 1). Контроль микроструктуры проводился на поперечных шлифах, изготовленных из зоны выкружки головки рельса в соответствии с ГОСТ Р 51685-2013 [5-7]. Исследования проводились на оптическом микроскопе МЕТ-2 при увеличении от 50 до 1000 раз. Для проведения анализа использовался сканирующий электронный микроскоп JEOL ЛБ-74500. Микроструктура стали представлена высокодисперсным перлитом и единичными зернами феррита. Расположение зерен феррита равномерное. Ферритная сетка в поверхностных слоях при малом увеличении микроскопа не обнаружена.
Ar / Ли ■с
в г
Рис. 1. Схема вырезки образцов для контроля микроструктуры (а, б) согласно [4], образцы для микроанализа (в); темплет для макроанализа (г)
Анализ результатов экспериментальных исследований
Известно, что дифференцированная закалка формирует в приповерхностном слое мелкозернистую структуру, обладающую повышенной твердостью и прочностью, и более мягкую, пластичную структуру в остальном объеме материала. Наиболее просто осуществляется дифференцированная закалка в двух охлаждающих средах (методом «окунания»): быстрое, интенсивное охлаждение поверхности и приповерхностных слоев мате-
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
риала в первой охлаждающей среде и сравнительно медленное охлаждение остального объема после переноса во вторую охлаждающую среду. В работах [8-10] показано, что дифференцированная закалка рельсов ДТ350, сопровождается формированием перлитной структуры с вкраплениями зерен структурно-свободного феррита по границам.
Оптическая и электронная микроскопия. Проведенные исследования показали, что с увеличением расстояния от поверхности охлаждения относительное содержание феррита снижается. В наших исследованиях микроструктура стали представлена высокодисперсным перлитом, свободными зернами феррита, ферритно-карбидной смесью (рис. 2-4).
ш&м
Рис. 2. Микроструктура стали: дисперсный перлит и единичные зерна феррита. Увеличение 50 раз
Рис. 3. Микроструктура сердцевины: дисперсный перлит и единичные зерна феррита. Увеличение 100
раз
Расположение зерен феррита неравномерное по площади образца. Размеры ферритных зерен находятся в диапазоне от 5 до 80 мкм. Встречаются единичные макрозерна феррита 100-115мкм.
В соответствии с работами В. Е. Громова [8-10] и данной им классификацией, нами установлено, что структура рельсовой стали исследуемого образца представлена зернами перлита пластинчатой морфологии, зернами феррита, в объеме которых наблюдаются частицы цементита разнообразной формы (зерна ферритно-карбидной смеси), и зернами структурно свободного феррита, не содержащими в объеме частиц карбидной фазы (рис. 4). Микроструктура рельсов представляет собой мелкодисперсный тонкопластинчатый перлит (рис. 4).
С увеличением расстояния от поверхности закалки количество феррита и дисперсность перлитных колоний уменьшаются, а межпластинчатое расстояние увеличивается. На глубине 10 мм межпластинчатое расстояние в колониях перлита составляет 140 нм против 110 нм на поверхности катания. Следуя ГОСТ 8233-56 (раздел определения степени дисперсности перлита), можно сказать, что перлитная структура рельсовой стали относится к первому баллу, характеризуется как сорбитообразная, тип структуры - троостит.
Дифференцированная закалка рельсовой стали формирует в головке рельса приповерхностный слой повышенной твердости (на 3-5 HRC выше, чем при объемной закалке; твердость плавно уменьшается от поверхности катания и боковых граней головки рельса к ее середине). Глубина упрочненного слоя находится в прямой (практически линейной) зависимости от времени охлаждения в первой среде.
В микроструктуре по сечению образца из рельсовой стали после дифференцированной закалки можно выделить три характерные зоны: приповерхностный слой, «переходная зона», основной металл.
0.2 мкм
в 1ж
—Л
ФКС
ЛЯ
0П
Г1 1
|*з». *
0,5 мкм
Рис. 4. Основные структуры рельсовой стали ДТ350 после дифференцированной закалки: а - тонкопластинчатый перлит; б - зерно структурно свободного феррита; в - зерна ферритно-карбидной
смеси
дач?
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
В приповерхностном слое, сформированном дифференцированной закалкой, размер перлитного зерна закономерно изменяется с глубиной. Эта зависимость существенно немонотонна, наиболее мелкое зерно, со средним размером 4,3 мкм, формируется непосредственно у поверхности. Формирующаяся при дифференцированной закалке рельсовой стали, перлитная структура приповерхностного слоя толщиной 1,0—1,5 мм отличается дефектностью, которая закономерным образом уменьшается с глубиной. Часто пластины цементита искривлены и не параллельны друг другу, имеют различного типа сростки, наблюдаются ферритные мостики (участки феррита, разделяющие пластину цементита). Ферритная составляющая структуры стали (зерна структурно свободного феррита, ферритная составляющая зерен перлита и зерен ферритно-карбидной смеси) дефектна. Скалярная плотность дислокаций в исследуемой стали изменяется в пределах от 4*1010 см-2 до 5,5* 1010 см-2. При этом в зернах ферритно-карбидной смеси величина скалярной плотности дислокаций несколько выше, чем в ферритной составляющей зерен перлита, независимо от расстояния, исследуемого слоя от поверхности катания. В поверхностном слое обнаружены дефекты эксплуатации в виде микротрещин в результате пластической деформации от колес подвижного состава, неметаллические включения (рис. 5, 6). В работе [11] металлографические исследования позволили выявить структуру поверхностного слоя изношенной стороны головки рельса. В поверхностном слое боковой поверхности всех образцов головки рельса с износом 1-15 мм обнаружена зона пластической деформации. Ширина и глубина зоны пластической деформации различны у образцов с различной степенью износа, что обусловлено условиями взаимодействия колеса и рельса в процессе реальной эксплуатации. Проведенные авторами исследования [11-14] позволили выяснить следующие важные моменты механизма изнашивания рельса: 1) поверхностный слой рельсов имеет ярко выраженную зону пластической деформации, которая распространяется на глубину ~ 128-200 мкм; 2) износ боковой поверхности головки рельса преимущественно связан с усталостным ростом микротрещин вдоль деформированных пластинок цементита, приводящим к расслоению материала слоя, их последующим слиянию и
отделению фрагмента поверхностного слоя (выкрашиванию); 3) формирование в процессе эксплуатации рельса под действием высоких контактных нагрузок (2-10 ГПа) на поверхности и под поверхностью «белого слоя» с высокой твердостью (800-1200 НУ) снижает пластичность и трещиностойкость боковой поверхности головки рельса.
Рентгеновский микроанализ. В табл. 1 приводятся результаты рентгеновского микроанализа участков микрошлифа, показанных на рис. 7: анализировался приповерхностный слой, металл без включений и имеющий включение. По содержанию С, 81, Сг, Мп, Бе оба спектра идентичны.
Рис. 5. Образец после травления: деформированные пластины перлита в поверхностном слое. Изображение в обратно отраженных электронах
Рис. 6. Образец после травления: трещина, отслаивание металла, неметаллическое включение в поверхностном слое. Изображение в обратно отраженных электронах
Т а б л и ц а 1
Результаты рентгеновского микроанализа (согласно рис. 7)
Спектр В стат. Массовая доля элемента, весовые %
C Si Cr Mn Fe Итог
Спектр 1 Да 7,61 0,52 0,45 0,84 90,58 100,00
Спектр 2 Да 7,41 0,55 0,50 0,90 90,64 100,00
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018 ^
40мкт 1 Электронное изображение 1
Рис. 7. Образец после травления, указаны места проведения микроанализа. Изображение в обратно отраженных электронах
Эп^гг^инм КНСфООИН 1
Рис. 8. Образец после травления, указаны места проведения микроанализа. Изображение в обратно отраженных электронах
Т а б л и ц а 2
Результаты рентгеновского микроанализа (согласно рис. 8)__
Спектр В стат. Массовая доля элемента, весовые %
С О Р У Сг Мп Бе Си Итог
Спектр 1 Да 8,09 3,85 0,48 0,21 1,67 0,89 84,81 100,00
Спектр 2 Да 9,78 10,61 0,36 0,41 0,18 5,88 0,89 71,44 0,44 100,00
В табл. 2 приводятся результаты рентгеновского микроанализа участка металла, показанного на рис. 8.
Оба спектра отражают элементный состав включений, схожих с видимыми выше (темные точки). Анализируемые включения близки к шпинелям и силикатам типа xFeO•yMnO•zSiO2.
В табл. 3 приводятся результаты рентгеновского микроанализа участка металла, показанного на рис. 9. Спектр 1 и 2 отражают состав включений, спектр 3 - металл образца.
Спектры 1 и 2 - крупные включения (возможно полости) на поверхности образца. Спектр 3 - металл.
Т а б л и ц а 3
Результаты рентгеновского микроанализа (согласно рис. 9)_
Спектр В стат. Массовая доля элемента, весовые %
С О Р Сг Мп Бе Итог
Спектр 1 Да 7,73 2,17 0,50 0,16 0,70 0,87 87,87 100,00
Спектр 2 Да 6,76 0,57 0,46 0,86 91,36 100,00
Спектр 3 Да 7,39 0,52 0,49 0,88 90,72 100,00
Т а б л и ц а 4
Результаты рентгеновского микроанализа (согласно рис. 10)_
Спектр В стат. Массовая доля элемента, весовые % Итог
С О А1 Р Са Сг Мп Бе
Спектр 1 Да 7,28 6,96 0,58 0,57 0,41 0,29 3,33 0,78 79,80 100,00
Спектр 2 Да 6,88 0,54 0,47 0,85 91,27 100,00
Спектр 3 Да 6,61 0,54 0,44 0,83 91,57 100,00
Транспорт
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
¡ктронное изображение 1
Рис. 9. Образец после травления, указаны места проведения микроанализа. Изображение в обратно отраженных электронах
В табл. 4 приводятся результаты рентгеновского микроанализа участка металла, показанного на рис. 10. Спектр 1 - элементный состав отслаивающегося участка, спектр 2 - вероятно, артефакт травления, спектр 3 - металл образца. Возможно, образуется сложное соединение, в состав которого входит фосфид железа Fe3P.
В целом проведенные исследования показали, что содержание элементов соответствует ГОСТ, за исключением соотношения железа и углерода - повышенное содержание углерода является погрешностью прибора, вызвано его особенностями.
Рентгенофлюоресцентный анализ позволяет увидеть распределение фаз на поверхности образца. Идентификация и анализ отдельных фаз негомогенного материала, каким является сталь, проводится на основе информации картирования (рис. 11).
В режиме картирования на карте отдельного элемента светлые области показывают его распространенность, а яркость точек зависит от количества поступающих сигналов с поверхности, т. е. где ярче - там больше. В табл. 5 показано суммарное количество элементов на поверхности изобра-
жения анализируемого участка. На участке 1 в анализируемых черных точках (рис. 11, а) наблюдается пониженное содержание железа и повышенное содержание марганца и хрома. Вероятно, присутствуют оксиды хрома и марганца. Распределение других анализируемых элементов равномерное.
Спектр \
Спектр 3
1 70мкт 1 Эле ктронн о е изо 6 раже н и е 1
Рис. 10. Образец после травления, указаны места проведения микроанализа. Изображение в обратноотраженных электронах
Таким образом, проведенные исследования показали возможности современного оборудования. Для более точного установления причин снижения прочности и возможных скрытых дефектов необходимо провести тщательные комплексные исследования с привлечением указанных выше методов (металлографии, определения остаточных напряжений методом рентгеноструктурного анализа, магнитошумового) и, по возможности, других физических методов.
Т а б л и ц а 5
Содержание химических элементов на участке №1
Спектр В стат. Массовая доля элемента, весовые % Итог
C Si Cr Mn Fe Ni
Суммарный спектр Да 7,58 0,58 0,46 0,85 90,40 0,13 100,00
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 2 (58) 2018
СгКа1
д)
Рис. 11. Распределение химических элементов на поверхности рельсовой стали: а - анализируемый участок 1; б, в, г, д - распределение на поверхности С, Мп, Fe, Сг соответственно
Заключение
1. Микроструктура металла головки рельса представлена пластинчатым перлитом, характеризуется как сорбитообразная, тип структуры - тро-остит. В микроструктуре рельса в головке рельса и шейке наблюдаются разрозненные участки феррита (балл 1 по шкале 7 ГОСТ 8233), что соответствует требованиям ГОСТ Р 51685-2013.
2. При изучении микроструктуры металла головки и шейки рельса в оптический и электронный микроскоп зафиксировано большее количество неметаллических включений: оксиды, сульфиды, нитриды титана, хрупкие силикаты и силикатные стекла - в центральной части макрошлифа и в головке рельса, нежели при исследовании традиционными методами. Обнаружены шпинели,
Транспорт
оо ео I
Modern technologies. System analysis. Modeling, 2018, Vol. 58, no. 2
фосфиды железа различной дисперсности.
3. В поверхностных слоях рельса обнаружено макро- и микроанализом, измерением микротвёрдости и подтверждено рентгенофлюоресцент-ным анализом пониженное содержание углерода. Распределение других элементов химического состава данного образца рельсовой стали также характеризуется локальной неоднородностью по
площади микрошлифа.
4. Синергетическое взаимодействие традиционных и инновационных методов и аппаратного обеспечения позволяет проводить исследования рельсовой стали на новом уровне и дает новые данные для контроля и совершенствования технологий производства и контроля рельсовой продукции.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК
1. Штайгер, М. Г. Проблемы качества компонентов путевого комплекса / М. Г. Штайгер // Путь и путевое хозяйство. - 2011. - № 12. -С. 6-9
2.Ермаков, В. М. Электронный паспорт рельса / В. М. Ермаков, М. Г. Штайгер, О. А. Янович // Путь и путевое хозяйство. - 2016. - № 4. - С. 13-17
3. Штайгер М.Г., Иванчик Н.Н., Лисицын А.И., Карлина А.И. Использование методов сканирующей электронной микроскопии для металлографии рельсовых сталей. //Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2017. № 4 (56). С. 189-196.
4. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия.
5. ГОСТ 10243-75 (СТ СЭВ 2837-81) Сталь. Методы испытаний и оценки макроструктуры.
6. ГОСТ 1778-70 (ИСО 4967-79) Металлографические методы определения неметаллических включений.
7. ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктур.
8. Микроструктура закаленных рельсов / В.Е. Громов, А.Б. Юрьев, К.В. Морозов, Ю.Ф. Ива-нов. - Новокузнецк: Интер-Кузбасс, 2014. 213 с.
9. Громов В.Е., Волков К.В., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Коновалов С.В., Алсараева К.В. Структура, фазовый состав и дефектная субструктура рельсов высшей категории качества // Изв. вуз. Физика. 2014. № 2. С. 72 - 76.
10. Громов В.Е., Волков К.В., Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Коновалов С.В., Морозов К.В. Формирование тонкой структуры в рельсах низкотемпературной надежности // Проблемы черной металлургии и материаловедения.2013. № 4. С. 61 - 68.
11. Балановский А.Е., Гречнева М.В., Гюи В.В. Исследование структуры рельсовой стали по-сле плазменного поверхностного упрочнения //Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. № 11 (131). С. 23-32.
12. Медведев С.И., Неживляк А.Е., Гречнева М.В., Балановский А.Е., Ивакин В.Л. Определение оптимальных режимов плазменного упрочнения боковой поверхност рельса на опытной установке ПУР-1//Сварочное производство. 2014. № 8. С. 28-36
13. Kargapoltsev S.K., Shastin V.I., Gozbenko V.E., Livshits A.V. and Filippenko N.G. Laser Al-loying of Wear Surfaces with Metal Components // International Journal of Applied Engineering Re-search (IJAER), Volume 12, Number 17 (2017), pp. 6499-6503.
14. Shastin. V.I., Kargapoltcev S.K., Gozbenko V.E., Livshits A.V. and Filippenko N.G. Results of the Complex Studies of Mcrostructural, Physical and Mechanical Properties of Engineering Ma-terials Using Innovative Methods // International Journal of Applied Engineering Research (IJAER), Volume 12, Number 24 (2017), pp. 15269-15272.
REFERENCES
1. Shtaiger, M. G. Problemy kachestva komponentov putevogo kompleksa [Problems of quality of components of the track complex]. Put' i putevoe khozyaistvo [Railway Track and Facilities], 2011, No. 12, pp. 6-9.
2.Ermakov, V. M., Shtaiger M. G., Yanovich O. A. Elektronnyi pasport rel'sa [Electronic Rail Passport]. Put' i putevoe khozyaistvo [Railway Track and Facilities], 2016, No. 4, pp. 13-17.
3. Shtaiger M.G., Ivanchik N.N., Lisitsyn A.I., Karlina A.I. Ispol'zovanie metodov skaniruyushchei elektronnoi mikroskopii dlya metallografii rel'sovykh stalei [Use of scanning electron microscopy methods for metallography of rail steels]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Mod-elirovanie [Modern Technologies. System Analysis. Modeling], 2017, No. 4 (56), pp. 189-196.
4. GOST R 51685-2013. Rel'sy zheleznodorozh-nye. Obshchie tekhnicheskie usloviya [Railway rails. General specifications].
5. GOST 10243-75 (ST SEV 2837-81) Stal'. Metody ispytanii i otsenki makrostruktury [Steel. Methods of testing and evaluation of the macrostructure].
6. GOST 1778-70 (ISO 4967-79) Metallograficheskie metody opredeleniya nemetallicheskikh vklyuchenii [Metallographic methods for determining nonmetallic inclusions].
7. GOST 8233-56 Stal'. Etalony mikrostruktur [Standards of microstructures].
8. Gromov V.E., Yur'ev A.B., Morozov K.V., Ivanov Yu.F. Mikrostruktura zakalennykh rel'sov [Microstructure of hardened rails]. Novokuznetsk: Inter-Kuzbass Publ., 2014, 213 p.
9. Gromov V.E., Volkov K.V., Ivanov Yu.F., Morozov K.V., Konovalov S.V., Alsaraeva K.V. Struktura, fazovyi sostav i defektnaya substruktu-ra rel'sov vysshei kategorii kachestva [Phase composition and defective substructure of rails of the highest quality category]. Izv. vuz. Fizika [Russian Physics Journal], 2014, No. 2, pp. 72 - 76.
10. Gromov V.E., Volkov K.V., Ivanov Yu.F., Yur'ev A.B., Konovalov S.V., Morozov K.V. Formirovanie tonkoi struktury v rel'sakh nizkotem-peraturnoi nadezhnosti [Formation of a fine structure in rails of low-temperature reliability]. Problemy chernoi metallurgii i materialovedeniya [Problems of ferrous metallurgy and materials science], 2013, No. 4, pp. 61 - 68.
11. Balanovskii A.E., Grechneva M.V., Gyui V.V. Issledovanie struktury rel'sovoi stali posle plazmennogo poverkhnostnogo uprochneniya [Investigation of the structure of rail steel after plasma surface hardening]. Uprochnyayushchie tekhnologii i pokrytiya [Strengthening Technologies and Coating], 2015, No. 11 (131), pp. 23-32.
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Современные технологии. Системный анализ. Моделирование № 1 (57) 2018
12. Medvedev S.I., Nezhivlyak A.E., Grechneva M.V., Balanovskii A.E., Ivakin V.L. Opredelenie optimal'nykh rezhimov plazmennogo up-rochneniya bokovoi poverkhnost rel'sa na opytnoi ustanovke PUR-1 [Determination of optimal regimes of plasma hardening of the lateral surface of a rail on the pilot unit PUR-1]. Svarochnoe proizvodstvo, 2014, No. 8, pp. 28-36.
13. Kargapoltsev S.K., Shastin V.I., Gozbenko V.E., Livshits A.V. and Filippenko N.G. Laser Alloying of Wear Surfaces with Metal Components. International Journal of Applied Engineering Research (IJAER), Volume 12, Number 17 (2017), pp. 6499-6503.
14. Shastin V.I., Kargapoltsev S.K., Gozbenko V.E., Livshits A.V. and Filippenko N.G. Results of the Complex Studies of Microstruc-tural, Physical and Mechanical Properties of Engineering Materials Using Innovative Methods. International Journal of Applied Engi-neering Research (IJAER), Volume 12, Number 24 (2017), pp. 15269-15272.
Информация об авторах
Штайгер Максим Григорьевич - директор департамента развития железнодорожной продукции ООО «УК «Мечел-Сталь», e-mail: stayger75@yandex.ru
Балановский Андрей Евгеньевич - д. т. н., доцент кафедры машиностроительных технологий и материалов, Иркутский национальный исследовательский технический университет, e-mail: fuco.64@mail.ru
Иванчик Николай Николаевич - аспирант кафедры машиностроительных технологий и материалов, Иркутский национальный исследовательский технический университет, e-mail: nikolayivanchik@gmail .com
Кузнецов Борис Олегович - аспирант, Иркутский государственный университет путей сообщения, начальник Центра управления содержанием инфраструктуры по восточному полигону ЦДИ ОАО «РЖД», e-mail: bkuznecov@mail.ru
Для цитирования
Штайгер М. Г. Результаты металлографического и рентгеновского микроанализа участков рельса категории ДТ350 / М. Г. Штайгер, А. Е. Балановский, Н. Н. Иванчик, Б. О. Кузнецов// Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. — 2018. — Т. 58 № 2. — С. 98-106. — DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).98-106.
УДК 629.4.14.3-726
Ю. А. Давыдов, А. К. Пляскин
Authors
Shtaiger Maksim Grigor'evich -Director of Railway Products Development Department of Mechel-Steel Management Company OOO, e-mail: stayger75@yandex.ru
Balanovskii Andrei Evgen'evich - Assoc. Prof., the Subdepartment of Engineering Technologies and Materials, Irkutsk National Research Technical University, e-mail: fuco.64@mail.ru Ivanchik Nikolai Nikolaevich - Ph.D. student, the Subdepartment of Machine-Building Technologies and Materials, Irkutsk National Research Technical University, e-mail: niko-layivanchik@gmail .com
Kuznetsov Boris Olegovich - Ph.D. student, Irkutsk State Transport University, Head of the Center for Infrastructure Management of the eastern test site of CDI of Russian Railways OOO, e-mail: bkuznecov@mail.ru
For citation
Shtaiger M. G., Balanovskii A. E., Ivanchik N. N., Kuznetsov B. O. Rezul'taty metallograficheskogo i rentgenovskogo mikro analiza uchastkov rel'sa kategorii DT350 [The results of the metallographic and X-ray microanalysis of rail sections of the category DT350]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyi analiz. Modelirovanie [Modern technologies. System analysis. Modeling], 2018, Vol. 58, No. 2, pp.
98-106. DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).98-106._
DOI: 10.26731/1813-9108.2018.2(58).106-111
Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск, Российская Федерация Дата поступления: 25 февраля 2018 г.
РЕИНЖИНИРИНГ СИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО ПАРКА ЛОКОМОТИВОВ
Аннотация. Статья посвящена вопросам развития системы управления локомотивным комплексом и формирования локомотивного парка, способного выполнять заявленные объемы работы с минимальными технико-технологическими потерями. Представлена технология, лежащая в основе создания системы поддержки принятия решений по оптимальному формированию поездов на полигоне эксплуатации.
Проведенный анализ состояния локомотивного парка по сети дорог и в частности по Дальневосточной железной дороге показывает, значительное количество локомотивов имеют показатели, не соответствующие требуемым характеристикам эксплуатационной работы. Выполнить заявленные объемы перевозок возможно только с учетом комплексных мероприятий по повышению надежности тягового подвижного состава. Одним из путей сокращения неплановых ремонтов и повышения уровня надежности является предлагаемая в статье технология. Многолетние исследования в области развития методологии построения управляющих комплексов и накопленный опыт практической работы в данном направлении позволяют сформулировать основные требования к созданию высокотехнологичных и многокритериальных систем управления. Данные разработки строятся на базисе сложных систем управления и современных системах построения архитектуры управления.
Основное внимание уделяется обоснованию требований и самого подхода к совершенствованию технологии формирования эксплуатационного парка тягового подвижного состава, с учетом максимального исключения производственных потерь. Помимо решения основной поставленной задачи, рассматриваемая технология может стать предпосылкой к развитию следующего этапа - «цифрового полигона» с возможностью оптимального управления информационными и технико-технологическими ресурсами.
Ключевые слова: локомотив, управление, формирование поездов, реинжиниринг, контроль, эксплуатация.
106
© Ю. А. Давыдов, А. К. Пляскин, 2018
