Наталья Анатольевна Попова, к.т.н., научный сотрудник научно-учебной лаборатории «Наноматериалы и нанотехнологии»
Россия, 634003, Томск, пл. Соляная, 2
Natal’ya A. Popova, Cand. Sci. (Eng.), Research Associate of the Scientific and Educational Laboratory “Nanomaterials and Nanotechnologies”
2 Solyanaya Sqr., Tomsk 634003, Russian Federation
Елена Леонидовна Никоненко, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики, химии, теоретической механики, Томский государственный архитектурно-строительный университет; старший преподаватель, Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Россия, 634003, Томск, пл. Соляная, 2
Россия, 634050, Томск, пр. Ленина, 30
Elena L. Nikonenko, Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assist. Prof. of the Chair of Physics, Chemistry, Theoretical Mechanics, Tomsk State University of Architecture and Building; Senior Lecturer, National Research Tomsk Polytechnic University
2 Solyanaya Sqr., Tomsk 634003, Russian Federation
30 Lenina Ave., Tomsk, 634050, Russian Federation
Михаил Анатольевич Порфирьев, научный сотрудник управления научных исследований
Россия, 654007, Кемеровская обл. – 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
Роман Евгеньевич Крюков, д.т.н., доцент кафедры металлургии черных металлов
Россия, 654007, Кемеровская обл. – 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
Методом просвечивающей дифракционной электронной микроскопии выполнены исследования тонкой структуры сталей промышленного назначения, которые обладают ОЦК-кристаллической решеткой (перлитные, феррито-перлитные и мартенситные). Проанализирована внутренняя структура зерен, определены скалярная плотность дислокаций в различных участках материала, источники внутренних напряжений и их амплитуда. Использование метода, основанного на анализе изгибных экстинкционных контуров, позволяет изучать внутренние напряжения. Изучение внутренних напряжений и их источников проведено на примере рельсовой стали Э76ХФ со структурой пластинчатого перлита после сверхдлительной эксплуатации (пропущенный тоннаж – 1770 млн т брутто). Места проведения исследования металла рельсов: вдоль центральной оси симметрии (поверхность катания) и вдоль радиуса скругления (рабочая выкружка) головки рельса на расстояниях 0, 2 и 10 мм от поверхности. По мере приближения к поверхности головки, независимо от направления исследований (вдоль радиуса скругления выкружки или вдоль оси симметрии) пластинчатый перлит постепенно заменяется на разрушенный с образованием феррито-карбидной смеси и формированием фрагментированной структуры, причем эти процессы более интенсивно протекают в рабочей выкружке. Вдоль всей центральной оси симметрии головки рельса (поверхность катания) имеет место пластический изгиб-кручение кристаллической решетки, вдоль радиуса скругления головки рельса (рабочая выкружка) на расстоянии 10 мм от поверхности – также пластический, а на расстоянии от 0 до 2 мм – упругопластический. Основным источником внутренних моментных (дальнодействующих) напряжений в рельсовой стали является избыточная плотность дислокаций. На примере стали мартенситного класса 34ХН3МФА с использованием матричных уравнений определен тип изгибного экстинкционного контура. При малых степенях пластической деформации экстинкционные контуры являются контурами изгиба или кручения, при больших степенях – контурами смешанного типа.
The paper studies fine structure of industrial steels with BCC lattice (pearlite, ferrite-pearlite and martensite) using transmission diffraction electron microscopy. The internal structure of the grains was analyzed; the scalar density of dislocations in various parts of the material, the sources of internal stresses and their amplitude were determined. The use of a method based on the analysis of bending extinction contours allowed us to study internal stresses. We analyzed the internal stresses and their sources using the example of 0.76С–Cr–V–Fe rail steel with a lamellar pearlite structure after ultra long-term operation with the tonnage of 1770 million gross tons. The metal of the rails was examined along the central axis of symmetry (rolling surface) and the rounding radius (working fillet) of the railhead at distances of 0, 2 and 10 mm from the surface. As one approaches the head surface, regardless of the research direction (along the fillet rounding radius or along the axis of symmetry), the lamellar pearlite is gradually replaced by destroyed pearlite with formation of a ferrite-carbide mixture and formation of a fragmented structure. These processes occur more intensively in the working fillet. Along the entire central axis of symmetry of the rail head (rolling surface), there is a plastic bending-torsion of the crystal lattice, along the rounding radius of the rail head (working fillet) at a distance of 10 mm from the surface – also plastic, and at a distance from 0 to 2 mm – elastic-plastic. The main source of internal torque (long-acting) stresses in rail steel is the excessive density of dislocations. Using the example of 34CrNi3MoVN steel of the martensitic class, the type of bending extinction contour was determined using mathematical equations. At low degrees of plastic deformation, extinction contours are contours of bending or torsion, at high degrees they are of a mixed type.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.