Роман Вадимович Кузнецов, соискатель степени к.т.н. кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Roman V. Kuznetsov, Candidates for a degree of Cand. Sci. (Eng.) of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Василий Евгеньевич Кормышев, к.т.н., старший научный сотрудник Управления научных исследований
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Vasilii E. Kormyshev, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of Department of Scientific Researches
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Виктор Евгеньевич Громов, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. В.М. Финкеля
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Viktor E. Gromov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Chair of Science named after V.M. Finkel
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
Юрий Федорович Иванов, д.ф.-м.н., главный научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники
634055, Томск, Академический пр., 2/3
Yurii F. Ivanov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Chief Researcher of the Laboratory of Plasma Emission Electronics, Institute of High Current Electronics
2/3 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055
Юлия Андреевна Шлярова, аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Yuliya A. Shlyarova, Postgraduate of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007
На макро-, микро- и наномасштабном уровне методами оптической, сканирующей и просвечивающей электронной дифракционной микроскопии выявлены количественные преобразования структуры на глубине 0, 2, 5, 10 мм по центральной оси и оси симметрии выкружки головки длинномерных дифференцированно закаленных рельсов после экстремально длительной эксплуатации (пропущенный тоннаж 1770 млн т брутто). На макромасштабном уровне на поверхности рабочей выкружки наблюдаются многочисленные неглубокие параллельные трещины контактной усталости, а на поверхности нерабочей выкружки – мелкие выкрашивания. Боковой износ рельса составил 2,5 мм, а вертикальный – 2 мм. Микроструктура металла головки рельса соответствует требованиям стандарта и техническим условиям РЖД. На микромасштабном уровне установлена трансформация пластин цементита путем его разрезания движущимися дислокациями и растворения с уходом углерода на линии дислокаций, мало- и большеугловые границы. Отмечается уменьшение дисперсности микроструктуры по мере удаления от поверхности катания. На наномасштабном уровне формирующаяся в поверхностных слоях субзеренная структура (размер субзерен 110 – 200 мкм) содержит наноразмерные частицы цементита (25 – 60 нм), локализованные в стыках и вдоль границ субзерен. Высказано предположение, что данный тип структуры формируется как результат динамической рекристаллизации при мегапластической деформации, реализуемой в процессе экстремально длительной эксплуатации рельсов. Содержание субзеренной структуры в слое выкружки в пять раз превышает содержание в поверхностном слое поверхности катания. Установлено, что в процессе эксплуатации преобразование пластинчатого перлита по центральной оси головки протекает медленнее, чем по оси симметрии выкружки.
Quantitative transformations of the structure at a depth of 0, 2, 5, 10 mm along the central and symmetry axis of the fillet of long differentially quenched rails head after extremely long-term operation (passed tonnage of 1770 mln. gross tons) were identified at macro-, micro- and nanoscale levels by methods of optical, scanning and transmission electron diffraction microscopy. At a macroscale level, the numerous shallow parallel cracks of contact fatigue are detected on the surface of working fillet, and on the surface of inoperative fillet there are only small spallings. The lateral wear of the rail was 2.5 mm and the vertical wear was 2 mm. Microstructure of the rail head metal corresponds to the requirements of standards and specifications of the Russian Railways. At microscale level, the transformation of cementite plates was established by cutting it with moving dislocations and dissolving with the escape of carbon to the dislocation lines, low- and high-angle boundaries. A decrease in microstructure dispersion is noted with a distance from the tread surface. At the nanoscale level, subgrain structure formed in the surface layers (subgrain size 110 – 200 μm) contains nanosized cementite particles (25 – 60 nm) localized at the joints and along the subgrain boundaries. It is supposed that this type of structure is formed as a result of dynamic recrystallization under megaplastic deformation in the process of extremely long-term operation of rails. The content of subgrain structure in the fillet layer is five-fold higher than that in surface layer of the tread surface. It was established that during operation, the transformation of lamellar perlite along the central axis of the head proceeds more slowly than along the symmetry axis of the fillet.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.