Виктор Евгеньевич Громов, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Россия, 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, Russian Federation
Крестина Владимировна Аксёнова, к.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Россия, 654007, Кемеровская обл. – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42
Krestina V. Aksenova, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of Science named after V.M. Finkel’
42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation
Юрий Федорович Иванов, д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории плазменной эмиссионной электроники
Россия, 634055, Томск, пр. Академический 2/3
Yurii F. Ivanov, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Chief Researcher of the Laboratory of Plasma Emission Electronics
2/3 Akademicheskii Ave., Tomsk 634055, Russian Federation
Роман Вадимович Кузнецов, соискатель степени к.т.н. кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Россия, 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, Russian Federation
Василий Евгеньевич Кормышев, к.т.н., старший научный сотрудник Управления научных исследований
Россия, 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, Russian Federation
Дефектная субструктура поликристаллических тел обуславливает субструктурное упрочнение и механические свойства. Перлит, являющийся основной структурной составляющей рельсов, при деформационном воздействии подвергается значительному преобразованию, которое сопровождается целым рядом процессов. В настоящей работе методами современного физического материаловедения проведены исследования и анализ дефектной субструктуры перлита пластинчатой морфологии и свойств рельсовой стали, подвергнутой разрушению в условиях деформации одноосным растяжением плоских образцов. Установлено, что предел прочности изменяется от 1247 до 1335 МПа, а относительная деформация до разрушения – от 0,69 до 0,75. Наблюдается формирование трех зон поверхности разрушения: волокнистой, радиальной и зоны среза. Проанализированы их форма и размеры. Деформация рельсовой стали сопровождается разрушением пластин цементита колоний перлита и повторным выделением в объеме пластин феррита наноразмерных частиц третичного цементита размером приблизительно 8,3 нм. Основными механизмами разрушения пластин цементита являются разрезание и растворение. Дислокационная субструктура представлена хаотическим распределением дислокаций и их скоплениями. Скалярная плотность дислокаций в феррите увеличивается от 3,2·1010 см–2 в исходном состоянии до 7,9·1010 см–2 при разрушении. Деформация сопровождается формированием внутренних полей напряжений, проявляющихся в виде изгибных контуров экстинкции. Источниками полей напряжений являются границы раздела пластин цементита и феррита, а также границы зерен. Выявлена фрагментация пластин феррита и цементита. Средние размеры фрагментов цементита составляют 9,3 нм. В зоне разрушения образца рельсовой стали отмечено вращение зерен перлита, свидетельствующее о наличии ротационной моды деформации. На электронно-микроскопических изображениях пластин цементита наблюдается изменение контраста, что может быть связано с образованием атмосфер Коттрелла.
The defective substructure of polycrystalline bodies preconditions substructural hardening and mechanical properties. Pearlite, which is the main structural component of rails, is subjected under deformation to considerable transformation accompanied by a number of processes. In the present work, methods of the modern physical materials science were used to study and analyze the defective substructure of pearlite with lamellar morphology and properties of rail steel subjected to fracture under the conditions of uniaxial tensile strain of flat samples. It was established that the ultimate strength changes from 1247 to 1335 MPa, and the relative strain-to-fracture is from 0.69 to 0.75. The formation of three zones of the fracture surface is observed: fibrous, radial and shear zones. Their shapes and sizes have been analyzed. The deformation of rail steel is accompanied by fracture of cementite plates of pearlite colonies and re-precipitation of nanosized particles of tertiary cementite about 8.3 nm in size in the volume of ferrite plates. The main mechanisms of cementite plate fracture are cutting and dissolution. Dislocation substructure is represented by chaotic distribution of dislocations and their clusters. Scalar density of dislocations in ferrite increases from 3.2·1010 cm-2 in the initial state to 7.9·1010 cm–2 at failure. Deformation is accompanied by the formation of internal stress fields which manifest themselves as bending contours of extinction. The sources of stress fields are the interfaces of cementite and ferrite plates as well as grain interfaces. Fragmentation of ferrite and cementite plates has been revealed. The average size of cementite fragments is 9.3 nm. In the fracture zone of the rail steel sample, rotation of pearlite grains has been noted, indicating the presence of a rotational mode of strain. The electron microscopic images of cementite plates show a change in the contrast, which may be related to formation of the Cottrell atmospheres.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.