blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-12-29-32blackmet-545Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESСТРУКТУРНО-ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ И ДЕФЕКТНАЯ СУБСТРУКТУРА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО ЗАКАЛЕННЫХ РЕЛЬСОВSTRUCTURE PHASE STATES AND DEFECT SUBSTRUCTURE OF DIFFERENTIALLY HARDENED RAILSГромовВ. Е.GromovV. E.

д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor, Head of Department

gromov@physics.sibsiu.ruЮрьевА. Б.Yur’ievA. B.

д.т.н., управляющий директор

Dr. Sci. (Eng.), Managing Director

МорозовК. В.MorozovK. V.

соискатель

Applicant

ИвановЮ. Ф.IvanovYu. F.

д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor, Chief Researcher

АлсараеваК. В.AlsaraevaK. V.

аспирант

Postgraduate

Сибирский государственный индустриальный университет(654007, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., ул. Кирова, 42)РоссияSiberian State Industrial University (42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia)Russian FederationОАО «ЕВРАЗ ЗСМК»(654043, Россия, Новокузнецк, Кемеровская обл., шоссе Космическое, 16)РоссияOJSC “EVRAZ – WSMP” (16,  Kosmicheskoe  highway, Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654043, Russia)Russian FederationНациональный исследовательский Томский политехнический университет(634036, Россия, Томск, пр. Ленина, 30) Институт сильноточной электроники СО РАН(634055, Россия, Томск, пр. Академический, 2/3)РоссияInstitute of High Current Electronics SB RAS (2/3, Akademicheeskii pr., Tomsk, 634036, Russia) National Research Tomsk Polytechnic University (Tomsk, Russia)(30, Lenina pr., Tomsk, 634036, Russia)Russian Federation20140104201557122932Copyright © Громов В.Е., Юрьев А.Б., Морозов К.В., Иванов Ю.Ф., Алсараева К.В., 20152015Громов В.Е., Юрьев А.Б., Морозов К.В., Иванов Ю.Ф., Алсараева К.В.Gromov V.E., Yur’iev A.B., Morozov K.V., Ivanov Y.F., Alsaraeva K.V.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/545

Дифференцированная закалка рельсов сжатым воздухом является самым перспективным методом упрочнения. Методами просвечивающей электронной микроскопии проведен послойный анализ дифференцированно закаленных рельсов, установлены количественные параметры структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры, проведено их сравнение для различных режимов закалки. Установлено, что дифференцированная закалка рельсов сжатым воздухом в различных режимах сопровождается формированием морфологически различной структуры, образующейся по диффузионному механизму γ → αпревращения и состоящей из зерен пластинчатого перлита, свободного феррита и зерен ферритокарбидной смеси. Формирующаяся структура имеет явно выраженный градиентный характер: состояние поверхностного слоя исследуемой рельсовой стали зависит не только от режима закалки, но и направления исследования и глубины залегания анализируемого слоя. Выявлена дислокационная субструктура в виде хаотически распределенных дислокаций, сетчатая,ячеистая и фрагментированная дислокационная субструктуры. 

The differential quenching of  the rails by compressed air is the most  perspective  strengthening method. The layer by layer analysis of differentially quenched rails is carried out using transmission electron microscopy methods  and  the  quantitative  parameters  of  structure,  phase  composition  and  dislocation  substructure  are  established and comparison of  these parameters  for different quenching regimes is made. It is established that the differentiated hardening of rails by compressed air in different regimes is accompanied by the formation of morphologically different structure, being formed according to the diffusion mechanism of γ → α transformation and consisting of plate perlite grains, free ferrite grains and grains of ferritecarbide mixture. The being formed structure has the expressed gradient character: surface layer state of rail steel depends not only on the quenching regime but on the investigation direction and the depths of analyzed layer from the  surface. The dislocation  substructure  in  the  form of  chaos, nets, cells and fragments is revealed. 

закалка рельсы структура фазовый состав дислокационная субструктураhardening rails structure phase composition dislocation substructureReferencesБорц А.И., Шур Е.А., Рейхарт В.А. и др. Перспективы развития рельсового производства в России [Электронный ресурс] – Режим доступа www.rusnauka.com/17_AVSN_2012/Economics/9_112679.doc.htmBorts  A.I.,  Shur  E.A.,  Reihart  V.A.,  Khlyst  C.V.,  Gontar’  A.V. Perspektivy razvitiya rel’sovogo proizvodstva v Rossii [Prospects for  the  development  of  rail  production  in  Russia]. Available  at:   www.rusnauka.com/17_AVSN_2012/Economics/9_112679.doc.htm (In Russ.).Повышение усталостного ресурса рельсовой стали электроннопучковой обработкой / К.В. Волков, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, В.А. Гришунин. – Новокузнецк: ИнтерКузбасс, 2013. – 215 с.Volkov K.V., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Grishunin V.A. Povyshenie ustalostnogo resursa rel’sovoi stali elektronno-puchkovoi obrabotkoi [Improving  of  fatigue  life  of  rail  steel  by  electron-beam processing]. Novokuznetsk: InterKuzbass, 2013. 215 p. (In Russ.).Olivares R.O., Garsia C.I., DeArdo A., etс. // Wear. 2011. Vol. 271. P. 364 – 373.Olivares R.O., Garsia C.I., DeArdo A. etc. Advanced metallurgical alloy  design  and  thermomechanical  processing  for  rails  steels  for North American heavy haul use. Wear. 2011, Vol. 271, pp. 364–373.Liu Cheng-jun, Huang Ya-he, Jiang Mao-fa // Journal of iron and steel, research, international. 2011. Vol. 18(3). P. 52 – 58.Liu Cheng-jun, Huang Ya-he,  Jiang Mao-fa.  Effects  and Mechanisms of RE on Impact Toughness and Fracture Toughness of Clean Heave Rail Steel. Journal of iron and steel, research, international. 2011, Vol. 18(3), pp. 52–58.Kang Hao, Wu Di, Zhao Xiam-ming // Journal of iron and steel, research, international. 2013. Vol. 20(2). P. 33 – 37, 67.Kang Hao, Wu Di, Zhao Xiamming. Surface Temperature Change of U75V 60 kg/m Heavy Rail During Heat Treatment. Journal of iron and steel, research, international. 2013, Vol. 20(2), pp. 33–37,  67.Mingxin G., Hua S., Hao J., etс. // Advanced in Control Engeneering and Information Science. 2011. Vol. 15. P. 4579 – 4584.Mingxin G., Hua S., Hao J., etc. Study on the Temperature Chaning Rules of U75V Rail in the Cooling Process. Advanced in Control Engeneering and Information Science. 2011, Vol. 15, pp. 4579–4584.Electron microscopy of thin crystals / P.B. Hirsch, A. Howie, R.B. Nicholson, D.W. Pashley and M.J. Whelan. – Melbourne: Krieger Publishing Co., 1977. – 574 p.Hirsch P.B., Howie A., Nicholson R.B., Pashley D.W., Whelan M.J. Electron microscopy of thin crystals. Melbourne: Krieger Publishing Co., 1977. 574 p.Andrews K.W., Dyson D.J., Keown S.R. Interpretation of electron diffraction patterns. – London, UK: Adam Hilger Ltd, 1971. – 293 p.Andrews K.W., Dyson D.J., Keown S.R. Interpretation of electron diffraction patterns. London, UK: Adam Hilger Ltd, 1971. 293 p.Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. – М.: Металлургия, 1973. – 584 с.Utevskii  L.M. Difraktsionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallo vedenii [Diffraction  electron  microscopy  in  physical  metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1973. 584 p. (In Russ.).

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