Вибір температури нагрівання мікролеґованої криці під зміцнювальне термооброблення залізничних коліс

О. І. Бабаченко, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, О. А. Сафронова, О. А. Шпак

Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, пл. Академіка Стародубова, 1, 49050 Дніпро, Україна

Отримано: 06.09.2023; остаточний варіант - 24.10.2023. Завантажити: PDF

Виконано аналітичні дослідження впливу хемічних елементів на механічні властивості криць та впливу на стійкість аустеніту. Проаналізовано досвід зі створення низьколеґованих і мікролеґованих криць, який уможливив визначити вплив окремих леґувальних елементів (Mn, Si, Cr, Ni, Mo, V та ін.) на структурний стан і комплекс експлуатаційних властивостей коліс. У лабораторних умовах проведено витоплення зливків криць дослідного складу. Показано, що використання для виробництва залізничних коліс криці з леґувальними карбідотвірними елементами призводить до необхідности кориґування режимів термічного зміцнення з метою одержання найліпшого комплексу механічних властивостей. Для підвищення зносостійкости суцільнокатаних коліс потрібно проводити їхнє термічне оброблення таким чином, щоб у всіх шарах ободу були одержані дисперсні пластинчасті продукти розпаду аустеніту і дрібнозерниста будова криці. При здійсненні нагріву коліс під загартування необхідно досягати одержання однорідного аустенітного стану криці, яке забезпечує одержання заданої величини зміцнення обода, задовільних значень ударної в’язкости в диску колеса. Разом з цим від температури нагріву під загартування залежить величина зерна аустеніту, яка істотно впливає на значення в’язкости металу обода. Мета роботи - визначення раціональної температури нагрівання перед зміцнювальним термічним обробленням дослідної криці для залізничних коліс, мікролеґованої Ванадійом (до 0,11% мас.) і Молібденом (до 0,15% мас.), з підвищеним вмістом Силіцію (до 0,57% мас), Хрому (до 0,9% мас.) і Ніклю (до 0,7% мас.). Виконано експеримент з визначення температури нагрівання під зміцнювальне термооброблення залізничних коліс із дослідних криць методом загартування від різних температур. За результатами металографічних досліджень встановлено, що для зразків з криць № 1 (порівняльна вуглецева) та № 2 (0,9% Cr та 0,41% Ni) за температури нагріву під загартування у 900°С вже спостерігаються деякі зміни в морфології мікроструктури. Для зразків із криці № 4, що містить 0,89% Cr та 0,11% Ni, за нагрівання до 900°С і наступного загартування структурна неоднорідність сильно виражена. Для зразків із криці № 3, що містить 0,21% Cr та 0,70% Ni, спостерігали формування однорідної дисперсної структури за умов загартуванні від 900°С. Встановлено, що раціональною температурою нагріву під зміцнювальне термічне оброблення для криць складів № 1, № 2 та № 4 є 850°С, а для криці складу № 3 температура нагрівання становить 900°С. Встановлено оптимальні температури нагріву для дослідних криць.

Ключові слова: залізничні колеса, криця, перліт, мікроструктура, витоплення, термічне оброблення.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i12/1413.html

PACS: 61.66.Dk, 61.72.Ff, 61.72.Mm, 64.70.kd, 81.05.Bx, 81.30.Hd, 81.40.-z


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. А. И. Козловский, И. Г. Узлов, Металлургическая и горная промышленность, 7: 66 (2001).
  2. Металловедение и термическая обработка стали: Справочник в 3 т. (Ред. М. Л. Бернштейн, А. Г. Рахштадт) (Москва: Металлургия: 1983).
  3. М. И. Гольдштейн, С. В. Грачев, Ю. Г. Векслер, Специальные стали (Москва: Металлургия: 1985).
  4. И. Г. Узлов, М. И. Гасик, А. Т. Есаулов, Н. Г. Мирошниченко, Ю. С. Пройдак, Колесная сталь (Київ: Техніка: 1985).
  5. С. С. Штейнберг, Металловедение. Том III. Специальные стали (Москва: ОНТИ–НКТП–СССР: 1935).
  6. А. П. Гуляев, Металловедение (Москва: Металлургия: 1977).
  7. О. І. Бабаченко, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, О. A. Сафронова, А. О. Тараненко, Ìеталоôіç. новітні технол., 44, № 12: 1661 (2022). Crossref
  8. О. І. Бабаченко, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, О. A. Сафронова, О. С. Баскевіч, Ìеталоôіç. новітні технол., 45, № 1: 136 (2023). Crossref
  9. И. И. Новиков, Теория термической обработки металлов (Москва: Металлургия: 1986).
  10. Ф. Хастеркомп, К. Хунна, Ю. И. Матросов, Ниобийсодержащие низколегированные стали (Санкт-Петербург: Интермет Инжиниринг: 1999).
  11. Г. Т. Фомин, Известия ВУЗ. Черная металлургия, 6:15 (1958).
  12. Э. Бейн, Влияние легирующих элементов на свойства стали (Москва: Металлургиздат: 1945) (пер. з англ.).
  13. М. П. Браун, Влияние легирующих элементов на свойства стали (Киев: Изд-во АН УССР: 1962).
  14. Р. И. Энтин, Превращения аустенита в стали (Москва: Металлургиздат: 1960).
  15. М. П. Браун, Легированные сплавы (Киев: Изд-во АН УССР: 1963).
  16. И. Г. Узлов, А. И. Бабаченко, Ж. А. Дементьева, Металлургическая и горная промышленность, 5: 21 (2002).
  17. V. A. Lutsenko, E. V. Parusov, S. A. Vorobey, and T. M. Golubenko, Chernyye Metally, 10: 47 (2019).
  18. V. A. Lutsenko, E. V. Parusov, T. N. Golubenko, and O. V. Lutsenko, Chernyye Metally, 11: 31 (2019).
  19. E. V. Parusov, V. A. Lutsenko, I. N. Chuiko, and O. V. Parusov, Chernyye Metally, 9: 39 (2020).
  20. Г. С. Анселл, Механические свойства двухфазных сплавов. Физическое металловедение. Вып. 3. Дефекты кристаллического строения, механические свойства металлов и сплавов (Москва: Мир: 1968) (пер. з англ.).
  21. O. I. Babachenko, G. А. Kononenko, and R. V. Podolskyi, Sci. Innov., 17, No. 4: (2021). Crossref
  22. O. I. Babachenko, H. А. Коnonenko, R. V. Podolskyi, and O. A. Safronova, Mater Sci., 56: 814 (2021). Crossref