Аналіза структури зразків рейкових криць нового покоління з поліпшеними експлуатаційними властивостями. Ч. 2

О. І. Бабаченко$^{1}$, Г. А. Кононенко$^{1}$, Р. В. Подольський$^{1,2}$, О. A. Сафронова$^{1}$, О. С. Баскевіч$^{3}$

$^{1}$Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова, пл. Академіка Стародубова, 1, 49107 Дніпро, Україна
$^{2}$Український державний університет науки і технологій, пр. Гагаріна, 4, 49100 Дніпро,Україна
$^{3}$ДВНЗ «Український державний хіміко-технологічний університет», просп. Гагаріна, 8, 49005 Дніпро, Україна

Отримано: 24.08.2022; остаточний варіант - 30.09.2022. Завантажити: PDF

Аналіза вітчизняної та світової нормативно-технічної документації на залізничні рейки показала, що в світовій практиці для виробництва серійних рейок використовуються доевтектоїдні середньовуглецеві та високовуглецеві, а також заевтектоїдні криці. За ступенем леґування застосовуються як вуглецеві, так і мікролеґовані, леґовані стопи. Таким чином, питання розроблення залізничних рейок нового покоління з застосуванням мікролеґування Бором та впливу режимів термічного оброблення на структурну складову криці для одержання високого комплексу механічних властивостей є актуальним напрямом досліджень. Розчинений у матриці Бор збільшує інкубаційний період зародження нової фази, понижує температуру початку утворення фериту, в результаті пригнічуючи розпад аустеніту за дифузійним механізмом. Мета роботи: дослідження мікроструктури та тонкої будови дрібнодисперсного перліту в крицях для високоміцних рейок з твердістю на рівні світових вимог. Досліджували зразки з дослідної криці, яких було попередньо деформовано та термічно оброблено за дослідними режимами, які відрізнялися умовами охолодження від 0,52 до 5,1°С/с. На основі результатів рентґенофазової аналізи після термічного оброблення дослідних криць встановлено наявність утворення Fe$_{3}$C, Mn$_{7}$C$_{3}$, FeCr, які мають максимуми на тих самих кутах, що і $\alpha$-Fe (матриця). Порівнянням та аналізою одержаних даних встановлено, що утворення MnSi, CrMn є у всіх дослідних крицях; тим самим вони не чинять значний вплив на механічні властивості. Встановлено, що за пришвидшеного охолодження від температури у 900°С з наступним відпуском при 200°С протягом 120 хв. у лабораторних дослідних крицях проходить зняття внутрішніх напружень. Мікроструктура являє собою високодисперсний перліт, що відповідає вимогам закордонних стандартів. Дослідна рейкова криця з 0,90% С, 0,39% Si, 0,89% Mn, 0,09% Cr, 0,010% Mo, 00035% В, 0,0123% N з підвищеним вмістом Карбону має механічні властивості: $\sigma_{\textrm{в}}$ = 1295 МПа, $\sigma_{\textrm{т}}$ = 816 МПа, $\delta_{5}$ = 9,8%, $\psi$ = 11,4%, $KCU$ = 17,25 Дж/см$^{2}$, що відповідають вимогам EN 13674:1-2011 (R400НТ).

Ключові слова: рейкова криця, мікроструктура, мікролеґування, термічне оброблення, механічні випробування, рентґеноструктурна аналіза.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i01/0137.html

PACS: 61.05.cp, 61.72.Hh, 62.20.M-, 62.20.Qp, 81.40.Lm, 81.40.Np, 81.70.Jb


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. А. П. Гуляев, Металловедение (Москва: Металлургия: 1977).
  2. Ю. М. Лахтин, Металловедение и термическая обработка металлов (Москва: Металлургия: 1976).
  3. О. І. Бабаченко, К. Г. Дьоміна, Г. А. Кононенко, Ж. А. Дементьєва, Р. В. Подольський, О. A. Сафронова, Металлофиз. новейшие технол., 43, № 11: 1537 (2021). Crossref
  4. И. Г. Узлов, М. И. Гасик, А. Т. Есаулов, Н. Г. Мирошниченко, Ю. С. Пройдак, Колесная сталь (Київ: Техніка: 1985).
  5. Ю. И. Коковихин, Технология сталепроволочного производства (Киев: Институт системного исследования образования: 1995).
  6. Э. А. Гудремон, Специальные стали (Москва: Металлургия: 1966).
  7. О. І. Бабаченко, Г. А. Кононенко, О. В. Рослик, К. М. Майстренко, Р. В. Подольський, Розробка сталей для металопродукції залізничного призначення (Дніпро: Домінанта-принт: 2020).
  8. I. Hlavatý, M. Sigmund, L. Krejcí, P. Mohyla, Mater. Eng., 16, Iss. 4: 50. (2009).
  9. О. І. Babachenko, H. А. Kоnonenko, R. V. Podolskyi, and O. A. Safronova, Mater. Sci., 56: 814 (2021). Crossref
  10. O. I. Babachenko, G. А. Kononenko, and R. V.Podolskyi, Sci. Innov., 17, No. 4: 25 (2021). Crossref
  11. Н. П. Лякишев, Ю. Л. Плинер, С. И. Лаппо, Борсодержащие стали и сплавы (Москва: Металлургия: 1986).
  12. М. И. Гасик, Н. П. Лякишев, Б. И. Емлин, Теория и технология производства ферросплавов (Москва: Металлургия: 1988).
  13. Д. А. Литвиненко, Сталь, 4: 357 (1964).
  14. W. Berry and M. Thomas, Wire Industry, 6: 1479 (1979).
  15. I. Y. Prikhod’ko, E. V. Parusov, O. V. Parusov, I. N. Chuiko, and E. S. Klemeshov, Steel in Translation, 50: 481 (2020). Crossref
  16. С. М. Винаров, Бор, кальций и цирконий в чугуне и стали (Москва: Металлургиздат: 1961).
  17. E. V. Parusov, V. A. Lutsenko, I. N. Chuiko, and O. V. Parusov, Chernye Metally, 9: 39 (2020).
  18. Л. Майер, Х. Штрасбургер, Х. Шнайдер, Микролегирование ниобием, ванадием, титаном, цирконием и бором и его влияние на свойства современных сталей для автомобилестроения (Москва: Машиностроение: 1988), с. 63.
  19. Y. Ryuichi, K. Yuichi, and F. Yasuto, Welding Int., 28, Iss. 7: 510 (2014). Crossref
  20. M. Fujii, H. Nakanowatari, and K. Nariai, JFE Technical Report, 20: 159 (2015).
  21. K. Saita, K. Karimine, M. Ueda, K. Iwano, T. Yamamoto, and K. Hiroguchi, Nippon Steel and Sumitomo Metal Technical Report, 105: 84 (2013).
  22. B. Dahl, B. Mogard, B. Gretoft, and B. Ulander, Svetsaren, 50: 10 (1995).
  23. T. Takimoto, Tetsu-to-Hagane, 70, Iss. 10: 40 (1984). Crossref
  24. H. Tachikawa, T. Uneta, H. Nishimoto, Y. Sasaki, and J. Yanal, Nippon Steel Technical Report, No. 82: 35 (2000).
  25. M. Okumura, K. Karimine, K. Uchino, and N. Yurioka, Nippon Steel Technical Report, No. 65: 41 (1995).
  26. С. В. Аджамський, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, Космічна наука і технологія, 27, № 6 (133): 105 (2021). Crossref
  27. С. В. Аджамський, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, Металлофиз. новейшие технол., 43, № 7: 909 (2021). Crossref
  28. С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков, Рентгенографический и электроннооптический анализ (Москва: Металлургия: 1970).
  29. О. І. Бабаченко, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, О. A. Сафронова, А. О. Тараненко, Металлофиз. новейшие технол., 44, № 12: 1661 (2022). Crossref