blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2023-3-327-329blackmet-2554Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEЭволюция структурно-фазового состояния и свойств рельсов из заэвтектоидной стали при длительной эксплуатацииEvolution of structural-phase state and properties of hypereutectoid steel rails at long-term operationhttps://orcid.org/0000-0003-3602-5739ПорфирьевМ. А.Porfir’evM. A.

Михаил Анатольевич Порфирьев, научный сотрудник Управления научных исследований

Россия, 654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Mikhail A. Porfir’ev, Research Associate of Department of Scientific Researches

42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation

mport372@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5147-5343ГромовВ. Е.GromovV. E.

Виктор Евгеньевич Громов, д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Россия, 654007, Кемеровская область – 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

gromov@physics.sibsiu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3394-7941КрюковР. Е.KryukovR. E.

Роман Евгеньевич Крюков, д.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов

Россия, 654007, Кемеровская область – Кузбасс, Новокузнецк, ул. Кирова, 42

Roman E. Kryukov, Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of Ferrous Metallurgy

42 Kirova Str., Novokuznetsk, Kemerovo Region – Kuzbass 654007, Russian Federation

rek_nzrmk@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202329062023663327329Copyright © Порфирьев М.А., Громов В.Е., Крюков Р.Е., 20232023Порфирьев М.А., Громов В.Е., Крюков Р.Е.Porfir’ev M.A., Gromov V.E., Kryukov R.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2554

Методами современного физического материаловедения выполнен анализ эволюции микротвердости, трибологических свойств, дислокационной субструктуры и фазового состава рельсов повышенной износостойкости и контактной выносливости категории ДТ 400 ИК после пропущенного тоннажа 187 млн т брутто на экспериментальном кольце РЖД. Экстремально длительная эксплуатация рельсов сопровождается уменьшением параметра износа поверхности катания (в 3,1 раза), увеличением микротвердости (в 1,4 раза), скалярной плотности дислокаций (в 1,5 раза) и содержания карбида Fe3C (в 1,24 раза). Эксплуатация рельсов привела к уменьшению параметра кристаллической решетки, что коррелирует с ростом содержания карбида железа. Высказаны предположения о физических причинах изменения параметров.

The methods of modern physical materials science were used to analyze the evolution of microhardness, tribological properties, dislocation substructure and phase composition of the rails with increased wear resistance and contact endurance of DT 400 IR category after missed tonnage of 187 million gross tons on the experimental ring of Russian Railways. It is shown that extremely long-term operation of the rails is accompanied by a decrease (3.1 times) in wear parameter of the rolling surface and an increase (1.4 times) in microhardness, scalar dislocation density (1.5 times) and Fe3C carbide content (1.24 times). Operation of the rails led to a decrease in the crystal lattice parameter, which correlates with an increase in the content of iron carbide. We made the assumptions about physical causes of the change in parameters.

рельсы специального назначенияструктурамикротвердостьфазовый составтрибологические свойстваspecial purpose railsstructuremicrohardnessphase compositiontribological propertiesАвторы работы выражают благодарность Е.В. Полевому за предоставленные образцы рельсов и Ю.Ф. Иванову за помощь в проведении экспериментов и обсуждении результатов.The authors express their gratitude to E.V. Polevoy for the provided samples of rails and Y.F. Ivanov for his help in conducting experiments and discussing the results.ReferencesYuriev A.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Rubannikova Yu.A., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Structure and Pro­perties of Lengthy Rails after Extreme Long Term Operation. Materials Research Forum LLC, 2021;106:193. https://doi.org/10.21741/9781644901472Yuriev A.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Rubannikova Yu.A., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Structure and Pro­perties of Lengthy Rails after Extreme Long Term Operation. Materials Research Forum LLC, 2021;106:193. https://doi.org/10.21741/9781644901472Ivanov Yu.A., Gromov V.E., Yuriev A.A., Kormyshev V.E., Rubannikova Yu.A., Semin A.P. Deformation strengthening mechanisms of rails in extremely long-term operation. Journal of Materials Research and Technology. 2021;11:710–718. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.12.107Ivanov Yu.A., Gromov V.E., Yuriev A.A., Kormyshev V.E., Rubannikova Yu.A., Semin A.P. Deformation strengthening mechanisms of rails in extremely long-term operation. Journal of Materials Research and Technology. 2021;11:710–718. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.12.107Pan R., Ren R., Chen C., Zhao X. Formation of nanocrystalline structure in pearlitic steels by dry sliding wear. Materials Characterization. 2017;132:397–404. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2017.05.031Pan R., Ren R., Chen C., Zhao X. Formation of nanocrystalline structure in pearlitic steels by dry sliding wear. Materials Characterization. 2017;132:397–404. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2017.05.031Vinogradov A., Estrin Y. Analytical and numerical approaches to modelling severe plastic deformation. Progress in Mate­rials Science. 2018;95:172–242. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.02.001Vinogradov A., Estrin Y. Analytical and numerical approaches to modelling severe plastic deformation. Progress in Mate­rials Science. 2018;95:172–242. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2018.02.001Беркович И.И., Громаковский Д.Г. Трибология. Физичес­кие основы, механика и технические приложения / Под ред. Д.Г. Громаковского. Самара: СамГТУ; 2000:268.Tribology. Physical Basics, Mechanics and Technical Applications. Berkovich I.I., Gromakovskii D.G. eds. Samara: SamSU; 2000:268. (In Russ.).Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing; 2016:196. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39877-8Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. Basel: Springer International Publishing; 2016:196. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39877-8Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Microscopy. Characterization of Nanomaterials. New York: Springer; 2014:717. https://doi.org/10.1007/978-3-642-38934-4Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Microscopy. Characterization of Nanomaterials. New York: Springer; 2014:717. https://doi.org/10.1007/978-3-642-38934-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.