blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2015-10-781-784blackmet-748Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И НАНОТЕХНОЛОГИИMATERIAL SCIENCE AND NANOTECHNOLOGIESФРАГМЕНТАЦИЯ ЗЕРЕННОЙ СТРУКТУРЫ ЗАКАЛЕННЫХ РЕЛЬСОВGRAIN STRUCTURE FRAGMENTATION OF QUENCHED RAILSГромовВ. Е.GromovV. E.

д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой физики им. В.М. Финкеля

Dr. Sci. (Phys.-math.), Professor, Head of the Chair of Physics named after V.M. Finkel

gromov@physics.sibsiu.ruМорозовК. В.MorozovK. V.

инженер, соискатель кафедры физики им. В.М. Финкеля

Engineer, Candidates for a degree of Cand. Sci. (Eng.) of the Chair of Physics named after V.M. Finkel

ЮрьевА. Б.Yur’evA. B.

д.т.н., управляющий директор

Dr. Sci. (Eng.), Managing Director

ПерегудовО. А.PeregudovO. A.

соискатель кафедры физики им. В.М. Финкеля

Candidates for a degree of Cand. Sci. (Eng.) of the Chair of Physics named after V.M. Finkel

Сибирский государственный индустриальный университет (654007, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42)РоссияSiberian State Industrial University (42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia)Russian FederationОАО «ЕВРАЗ» – объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат (654049, Россия, Кемеровская обл., г. Новокузнецк, шоссе Космическое, 16)РоссияOJSC “EVRAZ – Joint West Siberian Metallurgical Plant” (16, Kosmicheskoe route, Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia)Russian Federation2015281120155810781784Copyright © Громов В.Е., Морозов К.В., Юрьев А.Б., Перегудов О.А., 20152015Громов В.Е., Морозов К.В., Юрьев А.Б., Перегудов О.А.Gromov V.E., Morozov K.V., Yur’ev A.B., Peregudov O.A.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/748

Методами просвечивающей электронной микроскопии выполнен сравнительный послойный анализ структуры (по центральной оси и по выкружке) объемно и дифференцированно закаленных рельсов на расстояниях 0, 2 и 10 мм от поверхности катания. Показано, что независимо от направления исследования и расстояния исследуемого слоя от поверхности катания структура рельсов всех категорий представлена зернами перлита пластинчатой морфологии, зернами феррита, в объеме которых наблюдаются частицы цементита разнообразной формы (зерна феррито-карбидной смеси) и зернами структурно свободного феррита (зернами феррита, не содержащими в объеме частиц карбидной фазы, зернограничный феррит). Изучены морфология и дефектная субструктура выявленных фаз, установлены места локализации концентраторов напряжений. Представлены количественные зависимости параметров фрагментов зерен феррито-карбидной смеси рельсов от режимов термической обработки и расстояния от поверхности катания.

The comparative layer-by-layer analysis of the structure (along the central axis and fi lleted corner) of bulk and differentially quenched rails at a distance of 0, 2 and 10 mm from the roll surface has been done using the methods of transmission electron microscopy. It has been shown that regardless of the research guidelines and the distance of the researched layer from the roll surface the rail structure of all the categories is represented by the pearlite grains of plate-like morphology, ferrite grains, in the content of which one can observe the particles of cementite of various forms (the grains of ferrite-carbide mixture) and the grains of structurally free ferrite (ferrite grains, which do not contain grain-boundary ferrite in the bulk of the carbide phase particles). The morphology and defect substructure of the revealed phases has been studied, as well as established the localization of stress concentrators. The paper also presents the quantitative dependencies of fragment parameters of the grains of ferrite-carbide rail mixture on the thermal processing mode and the distance from the roll surface.

фрагментырельсыугол разориентацииструктураобъемная закалкадифференцированная закалкамалоугловая границакарбидная фазаморфологияfragmentsrailsangle of disorientationstructurebulk quenchingdifferentiated quenchinglow-angle boundarycarbide phasemorphologyReferencesGromov V.E., Yur’ev A.B., Morozov K.V., Ivanov Yu.F. Mikrostruktura zakalennykh rel’sov [Microstructure of quenched rails]. Novokuznetsk: Inter-Kuzbass, 2014. 213 p. (In Russ.).Gromov V.E., Yur’ev A.B., Morozov K.V., Ivanov Yu.F. Mikrostruktura zakalennykh rel’sov [Microstructure of quenched rails]. Novokuznetsk: Inter-Kuzbass, 2014. 213 p. (In Russ.).Kozyrev N.A., Pavlov V.V., Godik L.A., Dement’ev V.P. Zheleznodorozhnye rel’sy iz elektrostali [Electric steel rails]. Novokuznetsk: EvrazKholding, Novokuznetskii metallurgicheskii kombinat, 2008. 351 p. (In Russ.).Kozyrev N.A., Pavlov V.V., Godik L.A., Dement’ev V.P. Zheleznodorozhnye rel’sy iz elektrostali [Electric steel rails]. Novokuznetsk: EvrazKholding, Novokuznetskii metallurgicheskii kombinat, 2008. 351 p. (In Russ.).Vorozhishchev V.I. Sostav i tekhnologiya proizvodstva rel’sov povyshennoi rabotosposobnosti [Composition and rail production engineering of the increased working capacity]. Novokuznetsk: Novokuznetskii poligrafi cheskii kombinat, 2008. 351 p. (In Russ.).Vorozhishchev V.I. Sostav i tekhnologiya proizvodstva rel’sov povyshennoi rabotosposobnosti [Composition and rail production engineering of the increased working capacity]. Novokuznetsk: Novokuznetskii poligrafi cheskii kombinat, 2008. 351 p. (In Russ.).Kozyrev N.A., Yakovlev P.Yu., Kozyreva O.A. Forecasting of solidity and mechanical properties in Э76В rail steel. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1999, no. 8, pp. 37–39. (In Russ.).Kozyrev N.A., Yakovlev P.Yu., Kozyreva O.A. Forecasting of solidity and mechanical properties in Э76В rail steel. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 1999, no. 8, pp. 37–39. (In Russ.).Braunshtein E.R., Tsarev V.F., Mogil’nyi V.V., Kozyrev N.A., Dement’ev V.P. Electric steel rails. Put’ i putevoe khozyaistvo. 1997, no. 6, pp. 15. (In Russ.).Braunshtein E.R., Tsarev V.F., Mogil’nyi V.V., Kozyrev N.A., Dement’ev V.P. Electric steel rails. Put’ i putevoe khozyaistvo. 1997, no. 6, pp. 15. (In Russ.).Katunin A.I., Tsarev V.F., Pyataikin E.M., Kozyrev N.A., Kuznetsov E.P. Improving the quality of railroad rails made of steel produced in electric furnaces. Metallurgist. 1998, Vol. 42, no. 7–8, pp. 253–255.Katunin A.I., Tsarev V.F., Pyataikin E.M., Kozyrev N.A., Kuznetsov E.P. Improving the quality of railroad rails made of steel produced in electric furnaces. Metallurgist. 1998, Vol. 42, no. 7–8, pp. 253–255.Grdina Yu.V. Achievements in the sphere of rail thermal treatment. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallyrgy. 1967, no. 10, pp. 132–138. (In Russ.).Grdina Yu.V. Achievements in the sphere of rail thermal treatment. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallyrgy. 1967, no. 10, pp. 132–138. (In Russ.).Nesterov D.K., Sapozhkov V.E., Levchenko N.F. etc. Rail thermal treatment technology for operating in extra-heavy operating conditions. Stal’. 1989, no. 7, pp. 79–82. (In Russ.).Nesterov D.K., Sapozhkov V.E., Levchenko N.F. etc. Rail thermal treatment technology for operating in extra-heavy operating conditions. Stal’. 1989, no. 7, pp. 79–82. (In Russ.).Pavlov V.V., Korneva L.V., Kozyrev N.A. Selecting a thermal-hardening technology for rails. Steel in Translation. 2007, Vol. 37, no. 3, pp. 313–315.Pavlov V.V., Korneva L.V., Kozyrev N.A. Selecting a thermal-hardening technology for rails. Steel in Translation. 2007, Vol. 37, no. 3, pp. 313–315.Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Volkov K.V., Morozov K.V., Konovalov S.V., Alsaraeva K.V. Formation of structure gradients, phase composition and defective substructure in rails at differentiated hardening. Perspektivnye materialy. 2014, no. 3, pp. 40–45. (In Russ.).Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Volkov K.V., Morozov K.V., Konovalov S.V., Alsaraeva K.V. Formation of structure gradients, phase composition and defective substructure in rails at differentiated hardening. Perspektivnye materialy. 2014, no. 3, pp. 40–45. (In Russ.).Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Glezer A.M., Morozov K.V., Volkov K.V., Polevoi E.V. Rail differentiated hardening: structure, phase composition and defective substructure of a surface layer. Deformatsiya i razrushenie materialov. 2014, no. 5, pp. 42–46. (In Russ.).Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Glezer A.M., Morozov K.V., Volkov K.V., Polevoi E.V. Rail differentiated hardening: structure, phase composition and defective substructure of a surface layer. Deformatsiya i razrushenie materialov. 2014, no. 5, pp. 42–46. (In Russ.).Schumann H. Metallographie. Leipzig: VEB, 1964. 621 p.Schumann H. Metallographie. Leipzig: VEB, 1964. 621 p.Lambert N., Greday T., Habraken L. etc. De Ferri Metallographia. Vol. 4. Düsseldorf, Verl. Stahleisen, 1983. (Russ. ed. Metallografi ya zheleza. Vol. 4: Lambert N., Greday T., Habraken L. Metallografi ya splavov zheleza: Sprav. izd. Moscow. Metallurgiya, 1985. 248 p.).Lambert N., Greday T., Habraken L. etc. De Ferri Metallographia. Vol. 4. Düsseldorf, Verl. Stahleisen, 1983. (Russ. ed. Metallografi ya zheleza. Vol. 4: Lambert N., Greday T., Habraken L. Metallografi ya splavov zheleza: Sprav. izd. Moscow. Metallurgiya, 1985. 248 p.).Utevskii L.M. Difraktsionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallo vedenii [Diffraction electron microscopy in physical metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1973. 584 p. (In Russ.).Utevskii L.M. Difraktsionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallo vedenii [Diffraction electron microscopy in physical metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1973. 584 p. (In Russ.).Tomas G., Goringe M. J. Transmission electron microscopy of materials. New York-Chichester-Brisbane-Toronto, John Wiley Sons, 1979, 320 p. (Russ.ed.: Tomas G., Goringe M. Prosvechivayushchaya elektronnaya mikroskopiya materialov. Moscow: Nauka, 1983. 320 p.)Tomas G., Goringe M. J. Transmission electron microscopy of materials. New York-Chichester-Brisbane-Toronto, John Wiley Sons, 1979, 320 p. (Russ.ed.: Tomas G., Goringe M. Prosvechivayushchaya elektronnaya mikroskopiya materialov. Moscow: Nauka, 1983. 320 p.)

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