blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-4-256-260blackmet-837Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ В РЕЛЬСАХ ВЫСШЕЙ КАТЕГОРИИ КАЧЕСТВАFORMATION OF STRUCTURE-PHASE STATES IN RAILS OF HIGH QUALITY CLASSПерегудовО. А.PeregudovO. A.

соискатель степени к.т.н кафедры физики им. В.М. Финкеля

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

gromov@physics.sibsiu.ruГромовВ. 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

ИвановЮ. Ф.IvanovYu. F.

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

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

yufi55@mail.ruМорозовК. В.MorozovK. V.

инженер, соискатель степени к.т.н 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

morozov_kv75@mail.ruКоноваловС. В.KonovalovS. V.

д.т.н., профессор кафедры физики им. В.М. Финкеля

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Chair of Physics named after V.M. Finkel

konovalov@physics.sibsiu.ruСибирский государственный индустриальный университет (654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42)РоссияSiberian State Industrial University, Novokuznetsk, RussiaRussian FederationНациональный исследовательский Томский государственный университет (634050, Россия, Томск, пр. Ленина, 36) Институт сильноточной электроники СО РАН (634055, Россия, Томск, пр. Академический, 2/3)РоссияNational Research Tomsk State University, Tomsk, Russia Institute of High Current Electronics SB RAS, Tomsk, RussiaRussian Federation201627042016594256260Copyright © Перегудов О.А., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Коновалов С.В., 20162016Перегудов О.А., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Коновалов С.В.Peregudov O.A., Gromov V.E., Ivanov Y.F., Morozov K.V., Konovalov S.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/837

Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии установлены количественные параметры структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры в объемно-закаленных рельсах высшей категории качества. По морфологическому признаку были выделены следующие структурные составляющие рельсовой стали: перлит пластинчатый, зерна феррито-карбидной смеси и зерна структурно свободного феррита. Основным типом структуры исследуемой стали являются зерна перлита, относительное содержание которых в материале 0,68; относительное содержание зерен феррито-карбидной смеси – 0,28, остальное – зерна структурно свободного феррита. Выполнен анализ изгибных контуров экстинкции и показано, что концентраторами напряжений в исследуемой стали являются границы раздела пластин цементита зерен перлита, границы раздела зерен перлита и зерен феррита и границы раздела глобулярные частицы второй фазы – ферритная матрица. Установлено, что границы раздела частица – матрица являются наиболее значимыми концентраторами напряжений и могут быть отнесены к предпочтительным местам формирования трещин.

The quantitative parameters of structure phase states and dislocation substructure in volumetric quenched rails of high quality class were established by methods of transmission electron diffraction microscopy. In accordance with the morphological indication the following structure constituents of rail steel were selected: plate perlite, grains of ferrite-carbide mixture and grains of structure-free ferrite. The grains of perlite are main type of steel structure, their relative content is 0.68; relative content of ferrite-carbide grains is 0.28; the grains of structure free ferrite is rest. The analysis of curvature extinction contours was carried out and it was shown that interfaces of cementite plates of perlite grains; interfaces of perlite and ferrite grains; interfaces of globular particles of carbides – ferrite matrix are the sources of stress concentrators. It was established that interfaces of globular particles of carbides – ferrite matrix are the places with the highest value of stress concentrates. They were regarded as the places of possible crack formation.

рельсыструктурафазовый составдислокационная субструктураrailsstructurephase compositiondislocation substructureReferencesМеталловедение и термическая обработка стали. Справочник / Под ред. М.Л. Бернштейна и А.Г. Рахштадта. – М.: Металлургия, 1983. – 435 с.Metallovedenie i termicheskaya obrabotka stali. Spravochnik [Physical metallurgy and thermal treatment of steel. Reference book]. Bernshtein M.L., Rakhshtadt A.G. eds. Moscow: Metallurgiya, 1983, 435 p. (In Russ.).Курдюмов В.Г., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. – М.: Наука, 1977. – 236 с.Kurdyumov V.G., Utevskii L.M., Entin R.I. Prevrashcheniya v zheleze i stali [Transformations in iron and steel]. Moscow: Nauka, 1977, 236 p. (In Russ.).Ворожищев В.И. Состав и технология производства рельсов повышенной работоспособности. – Новокузнецк: Новокузнецкий полиграфический комбинат», 2008. – 351 с.Vorozhishchev V.I. Sostav i tekhnologiya proizvodstva rel’sov povyshennoi rabotosposobnosti [Composition and production technology of rails with increased efficiency]. Novokuznetsk: Novokuznetskii poligraficheskii kombinat, 2008, 351 p. (In Russ.).Железнодорожные рельсы из электростали / Н.А. Козырев, В.В. Павлов, Л.А. Годик, В.П. Дементьев. – Новокузнецк: НПК, 2006. – 388 с.Kozyrev N.A., Pavlov V.V., Godik L.A., Dement’ev V.P. Zheleznodorozhnye rel’sy iz elektrostali [Electric steel rails]. Novokuznetsk: NPK, 2006, 388 p. (In Russ.).Громов В.Е., Гришунин В.А., Иванов Ю.Ф., Коновалов С.В. Повышение усталостной выносливости рельсовой стали электронно-пучковой обработкой // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2012. № 3. С.50 – 56.Gromov V.E., Grishunin V.A., Ivanov Yu.F., Konovalov S.V. Increase in fatigue endurance of rail steel with electron-beam treatment. Problemy chernoi metallurgii i materialovedeniya. 2012, no. 3, pp. 50–56. (In Russ.).Ren An-chao, Ji Ju , Zhou Gui-Tang et al. Hot Deformation Behavior of V-Microalloyed Steel // J. of Iron and steel international. 2010. Vol. 17(8). P. 55 – 60.Ren An-chao, Ji Ju , Zhou Gui-Tang et al. Hot Deformation Behavior of V-Microalloyed Steel. J. of Iron and steel international. 2010, vol. 17(8), pp. 55–60.Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Гришунин В.А., Райков С.В., Коновалов С.В. Масштабные уровни структурно-фазовых состояний и усталостная долговечность рельсовой стали после электронно-пучковой обработки // Успехи физики металлов. 2013. Т. 14. № 1. С. 67 – 83.Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Grishunin V.A., Raikov S.V., Konovalov S.V. Scale levels of structural-phase states and fatigue life of rail steel after electron-beam treatment. Uspekhi fiziki metallov. 2013, vol. 14, no. 1, pp. 67–83. (In Russ.).Kang Hao, Wu Di, Zhao Xian-ming. Surface Temperature Change of U75V 60 kg /m Heavy Rail During Heat Treatment // Journal of iron and steel research, international. 2013. Vol. 20 (2). P. 33 – 37.Kang Hao, Wu Di, Zhao Xian-ming. 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.Mingxin G., Hua S., Hao J., et al. Study on the Temperature Changing Rules of U75V Rail in the Cooling Process // Advanced in Control Engineering and Information Science. 2011. Vol. 15. P. 4579 – 4584.Mingxin G., Hua S., Hao J., etc. Study on the Temperature Changing Rules of U75V Rail in the Cooling Process. Advanced in Control Engineering and Information Science. 2011, vol. 15, pp. 4579–4584.Olivares R.O., Garcia C.I., DeArdo A., et al. Advanced metallurgical alloy design and thermomechanical processing for rails steels for North American heavy haul use // Wear. 2011. Vol. 271. P. 364 – 373.Olivares R.O., Garcia C.I., DeArdo A., et al. 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. Journal of iron and steel research, international. 2011, vol. 18 (3), pp. 52–58.Shariff S.M., Pal T.K., Padmanabham G., et al. Effects and Mechanisms of RE on Impact Toughness and Fracture Toughness of Clean Heave Rail Steel // Surface and Coatings Technology. 2013. Vol. 228. P. 14 – 26.Shariff S.M., Pal T.K., Padmanabham G., et al. Effects and Mechanisms of RE on Impact Toughness and Fracture Toughness of Clean Heave Rail Steel. Surface and Coatings Technology. 2013, vol. 228, pp. 14–26.Утевский Л.М. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении. – М.: Металлургия, 1973. – 584 с.Utevskii L.M. Difraktsionnaya elektronnaya mikroskopiya v metallovedenii [Diffraction electron microscopy in physical metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1973, 584 p. (In Russ.).Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. – Новосибирск: ВО Наука, 1993. – 280 с.Tushinskii L.I., Bataev A.A., Tikhomirova L.B. Struktura perlita i konstruktivnaya prochnost’ stali [Perlite structure and constructional steel durability]. Novosibirsk: VO Nauka, 1993, 280 p. (In Russ.).Закаленная конструкционная сталь: структура и механизмы упрочнения / Ю.Ф. Иванов, Е.В. Корнет, Э.В. Козлов, В.Е. Громов. – Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2010. – 174 с.Ivanov Yu.F., Kornet E.V., Kozlov E.V., Gromov V.E. Zakalennaya konstruktsionnaya stal’: struktura i mekhanizmy uprochneniya [Hardened structural steel: structure and hardening mechanisms]. Novokuznetsk: izd. SibGIU, 2010. 174 p. (In Russ.).Физика и механика волочения и объемной штамповки / В.Е. Громов, Э.В., Козлов В.И. Базайкин и др. – Недра, 1997. – 293 с.Gromov V.E., Kozlov E.V., Bazaikin V.I., Ivanov Yu.F. etc. Fizika i mekhanika volocheniya i ob”emnoi shtampovki [Physics and dragging and die forging mechanics]. Moscow: Nedra, 1997, 293 p. (In Russ.).

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