Strukturno-fazovye sostoyaniya v golovke rel'sov spetsial'nogo naznacheniya posle dlitel'noy ekspluatatsii

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

References

  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.

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies