Структурно-фазовые состояния в головке рельсов специального назначения после длительной эксплуатации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методами просвечивающей электронной микроскопии выполнен анализ изменения структуры, фазового состава, дислокационной субструктуры в головке длинномерных дифференцированно закаленных рельсов категории ДТ400ИК специального назначения из стали Э90ХАФ вдоль радиуса скругления выкружки на поверхности и на расстоянии 2 и 10 мм от нее после пропущенного тоннажа 187 млн. т брутто в процессе полигонных испытаний. Отмечено формирование изгибных контуров экстинкции, свидетельствующих об упругонапряженном состоянии головки рельсов в результате длительной эксплуатации. Выявлены источники кривизны кручения кристаллической решетки. Рассмотрены механизмы разрушения пластин цементита и повторного выделения частиц наноразмерной карбидной фазы.

Об авторах

Ю. Ф Иванов

Институт сильноточной электроники СО РАН

Email: gromov@physics.sibsiu.ru
Томск, Россия

М. А. Порфирьев

Сибирский государственный индустриальный университет

Email: gromov@physics.sibsiu.ru
Новокузнецк, Россия

В. Е Громов

Сибирский государственный индустриальный университет

Email: gromov@physics.sibsiu.ru
Новокузнецк, Россия

Р. Е Крюков

Сибирский государственный индустриальный университет

Email: gromov@physics.sibsiu.ru
Новокузнецк, Россия

Ю. А Шлярова

Сибирский государственный индустриальный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: gromov@physics.sibsiu.ru
Новокузнецк, Россия

Список литературы

  1. Yuriev, A.A. Structure and properties of lengthy rails after extreme long-term operation / A.A. Yuriev, Yu.F. Ivanov, V.E. Gromov, Yu.A.Rubannikova, M.D. Starostenkov, P.Y. Tabakov. - Millersville (USA): Materials Research Forum LLC, 2021. 190 p.
  2. Gromov, V.E. Microstructure of quenched rails / V.E. Gromov, A.B. Yuriev, K.V. Morozov, Y.F. Ivanov. - [S.l.]: Cambridge, ISP Ltd, 2016. 153 p.
  3. Ivanisenko, Yu. Shear-induced a ® g transformation in nanoscale Fe-C composite / Yu. Ivanisenko, I. MacLaren, X. Sauvage, R.Z. Valiev, H.-J. Fecht // Acta Materialia. 2006. V.54. P.1659-1669. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2005.11.034.
  4. Lojkowski, W. The mechanical properties of the nanocrystalline layer on the surface of railway tracks / W. Lojkowski, Y. Millman, S.I. Chugunova, I.V. Goncharova, M. Djahanbakhsh, G. Bˆrkle, H.-J. Fecht // Mater. Sci. Eng.: A. 2001. V.303. №1-2. P.209-215. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01948-1.
  5. Lojkowski, W. Nanostructure formation on the surface of railway tracks / W. Lojkowski, M. Djahanbakhsh, G. Bˆrkle, S. Gierlotka, W. Zielinski, H.-J. Fecht // Mater. Sci. Eng.: A. 2001. V.303. P.197-208. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(00)01947-X.
  6. Ivanisenko, Yu. Microstructure modification in the surface layers of railway rails and wheels: effect of high strain rate deformation / Yu. Ivanisenko, H.J. Fecht // Steel Tech. 2008. V.3. №1. P.19-23.
  7. Takahashi, J. Atom probe tomography analysis of the white etching layer in a rail track surface /j. Takahashi, K. Kawakami, M. Ueda // Acta Materialia. 2010. V.58. P.3602-3612. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2010.02.030.
  8. Benol^t, D. The tridimensional gradient of microstructure in worn rails - Experimental characterization of plastic deformation accumulated by RCF / D. Benol^t, B. Salima, R. Marion // Wear. 2017. V.392, 393. P.50-59.
  9. Benol^t, D. Multiscale characterization of head check initiation on rails under rolling contact fatigue: Mechanical and microstructure analysis / D. Benool^t, B. Salima, R. Marion // Wear. 2016. V.366, 367. P.383-391.
  10. Chen, H. Understanding cementite dissolution in pearlitic steels subjected to rolling-sliding contact loading: A combined experimental and theoretical study / Chen H., Ji Y., Zhang C., Liu W., Yang Z., Chen L.-Q., Chen L. // Acta Materialia. 2017. V.141. P.193-205.
  11. Ma, L. Fatigue crack growth and damage characteristics of high-speed rail at low ambient temperature / Ma L., Guo J., Liu Q.Y., Wang W.J. // Eng. Failure Analysis. 2017. V.82. P.802-815.
  12. Masoumi, M. Role of microstructure and crystallographic orientation in fatigue crack failure analysis of a heavy haul railway rail / M. Masoumi, A. Sinatora, H. Goldenstein // Eng. Failure Analysis. 2019. V.96. P.320-329.
  13. Turan, M.E. Residual stress measurement by strain gauge and X-ray diffraction method in different shaped rails / M.E. Turan, F. Aydin, Y. Sun, M. Cetin // Eng. Failure Analysis. 2019. V.96. P.525-529.
  14. Shi, X.-J. Wear behavior of high-speed wheel and rail steels under various hardness matching / Shi X.-J., Zhang X.-X., Diao G.-J., Yan Q.-Z. //j. Mater. Eng. Performance. 2022.
  15. Cookson, J.M. The role of the environment in the rolling contact fatigue cracking of rails /j.M. Cookson, P.J. Mutton // Wear. 2011. V.271. P.113-119.
  16. Rui, P. Investigation into the microstructure evolution and damage on rail at curved tracks / P.Rui, C. Yuda, L. Hu, E. Shiju, R.Ruiming // Wear. 2022. V.504, 505. Art.204420.
  17. Yoshikazu, K. Influence of a decarburised layer on the formation of microcracks in railway rails: On-site investigation and twin-disc study / K. Yoshikazu, U. Naotaka, L. Hu, M. Motohide, N. Shoji // Wear. 2022. V.504, 505. Art.204427.
  18. Miranda, R.S. Fatigue and wear behavior of pearlitic and bainitic microstructures with the same chemical composition and hardness using twin-disc tests / R.S. Miranda, A.B. Rezende, S.T. Fonseca, F.M. Fernandes, A. Sinatora, P.R. Mei // Wear. 2022. V.494, 495. Art.204253.
  19. Michaёl, S. On the genesis of squat-type defects on rails - toward a unified explanation / S. Michaёl // Wear. 2021. V.478, 479. Art.203906.
  20. Liang, Z.Comparison of the damage and microstructure evolution of eutectoid and hypereutectoid rail steels under a rolling-sliding contact / Liang Z., Wei B., Zhenyu H., Wenjian W., Yue H., Haohao D., Roger L., Enrico M., Qiyue L., Jun G. // Wear. 2022. V.492, 493. Art.204233.
  21. Громов, В.Е. Деформационное преобразование структуры и фазового состава поверхности рельсов при сверхдлительной эксплуатации / В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, Р.В. Кузнецов, А.М. Глезер, Ю.А. Шлярова, О.А. Перегудов // Деформация и разрушение матер. 2022. №1. С.35-39. doi: 10.31044/1814-4632-2022-1-35-39.
  22. Кузнецов, Р.Е. Градиенты структуры, фазового состава и дислокационной субструктуры рельсов при сверхдлительной эксплуатации / Р.Е. Кузнецов, В.Е. Громов, Ю.Ф. Иванов, В.Е. Кормышев, Ю.А. Шлярова, А.А. Юрьев // Изв. Алтайского гос. ун-та. 2022. №1. С.44-50. https://doi.org/10.14258/izvasu(2022)1-06
  23. Григорович, К.В. Формирование тонкой структуры перлитной стали при сверхдлительной пластической деформации / К.В. Григорович, В.Е. Громов, Р.В. Кузнецов, Ю.Ф. Иванов, Ю.А. Шлярова // Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки. 2022. Т.503. С.8-12. doi: 10.31857/S2686740022020079.
  24. Egerton, F.R. Physical principles of electron microscopy / F.R. Egerton. - Basel: Springer International Publishing, 2016. 196 p.
  25. Kumar, C.S.S.R. Transmission electron microscopy. Characterization of nanomaterials / C.S.S.R. Kumar. - N.Y.: Springer, 2014. 717 p.
  26. Carter, C.B. Transmission electron microscopy / C.B. Carter, D.B. Williams. - Berlin: Springer International Publishing, 2016. 518 p.
  27. Конева, Н.А. Дислокационная структура и физические механизмы упрочнения металлических материалов / Н.А. Конева, Э.В. Козлов // Перспективные материалы. Структура и методы исследования (учеб. пособ.) / под ред. Д.Л. Мерсона. - Тула: ТГУ; М.: МИСиС, 2006. С.267-320.
  28. Gavriljuk, V.G. Decomposition of cementite in pearlitic steel due to plastic deformation / V.G. Gavriljuk // Mater. Sci. Eng. A. 2003. V.345. P.81-89. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(02)00358-1
  29. Цементит в углеродистых сталях / под ред. В.М. Счастливцева. - Екатеринбург: Изд-во УМЦ ЦПИ, 2017. 380 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».