Формирование тонкой структуры рельсов при объемной и дифференцированной закалке

• Автор: Морозов, Константин Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ РЕЛЬСОВ

1.1 Термическая обработка рельсов

1.2 Рельсы с бейнитной структурой

1.3 Формирование градиентных структурно-фазовых состояний при термической обработке рельсов

1.4 Влияние различных факторов на структуру и свойства рельсов..

1.4.1 Микролегирование

1.4.2 Изменение структуры и свойств рельсов при эксплуатации

1.4.3 Моделирование процессов при термомеханической обработке, эксплуатации и пути повышение усталостного ресурса рельсовой стали..
Заключение
ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3 СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ДЕФЕКТНАЯ
СУБСТРУКТУРА ОБЪЕМНО ЗАКАЛЕННЫХ РЕЛЬСОВ
3.1 Рельсы повышенной износостойкости (категория «ИК»)
3.2 Рельсы низкотемпературной надежности (категория «НЭ»)
3.3 Рельсы высшего качества (категория «В»)
3.4 Сравнительный анализ фазового состава и структуры объемно закаленных
рельсов различных категорий
Заключение
ГЛАВА 4 СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ДЕФЕКТНАЯ
СУБСТРУКТУРА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО ЗАКАЛЕННЫХ РЕЛЬСОВ ДТ
4.1 Структурно-фазовые состояния рельсов, дифференцированно закаленных по режиму
4.2 Дифференцированно закаленные рельсы по 1-му режиму: структура, фазовый состав и дислокационная субструктура
4.3 Сравнительный анализ фазового состава и структуры рельсовой стали,
подвергнутой дифференцированной закалке
Заключение
ГЛАВА 5 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ В РЕЛЬСАХ ПОСЛЕ ОБЪЕМНОЙ И ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ
ЗАКАЛКИ
Заключение
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Проблема формирования структуры и свойств рельсов при термообработке, освещенная во многих монографиях, представляет сложный комплекс взаимосвязанных научных и технических вопросов. Одним из наиболее важных направлений, способствующих развитию представлений о природе структурнофазовых превращений, является установление соответствующих количественных закономерностей по сечению рельсов. Это направление, начало которому положил Ю.В. Грдина, продолжил ряд исследователей в России и за рубежом. Значительные экспериментальные трудности, связанные с использованием методов современного физического материаловедения и, прежде всего, просвечивающей электронной дифракционной микроскопии, привели к относительно небольшому количеству исследований в этой области, совершенно несоизмеримому с числом работ по выплавке рельсовой стали, прокатке и калибровке рельсов, оптической микроскопии структуры рельсов, модельным представлениям и т.д.
Учитывая, что кинетика процессов формирования структурно-фазовых состояний связана с основами теории прочности и пластичности, представляется исключительно важной информация о параметрах тонкой структуры рельсов в разных их сечениях. В этом отношении могут оказаться интересными результаты анализа дислокационных субструктур и контуров экстинкции, позволяющие оценить уровень внутренних далыюдействующих полей напряжений. Очевидная научная фундаментальная значимость направлений этих исследований сочетается с тем, что понимание физической природы и основных параметров формирования и эволюции структурно-фазовых состояний и дислокационной субструктуры уже сегодня является желательным, а завтра по мере роста требований к механическим и эксплуатационным свойствам рельсов - крайне необходимым.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Эксплуатационная стойкость железнодорожных рельсов во многом определяется структурно-фазовым состоянием рельсовой стали,

контактной усталости [148-157], как одного из наиболее сложных и опасных явлений. Однако окончательного решения этой проблемы еще не найдено.
1.4.3 Моделирование процессов при термомеханической обработке, эксплуатации и пути повышение усталостного ресурса рельсовой стали
В [1-3] отмечено, что контактно-усталостные повреждения, имеющие сложную многофакторную природу зарождения и распространения, не могли быть обойдены вниманием со стороны специалистов по моделированию [158].
В рамках международного проекта NOVUM выполнены исследования движущей силы трещинообразования, как функции различных компонентов нагружения. Особое внимание обращено на локализацию ввода нагрузки в системе «колесо-рельс», динамические эффекты и статистические особенности сопротивления распространения трещин. Проведенный в работе анализ позволил выдать методологические рекомендации по допускам повреждений [159].
При эксплуатации, как отмечено в [1-3], формирование на рельсах «белого» слоя играет значительную роль в росте термических трещин в железнодорожных колесах. В рамках нелинейной 3D модели конечных элементов определены условия появления « белого» слоя в условиях неподвижной и движущейся тормозной нагрузки. Модель предсказывает большее влияние на рост трещин при торможении по сравнению со статической нагрузкой [160].
Необходимо отметить работы [161 - 163], в которых критически рассмотрены результаты экспериментальных и теоретических работ по моделированию и механизмам разрушения рельсов. Роль адгезии в системе «колесо-рельс» является одним из важных параметров [164, 165]. Для расчета упруго-пластических контактов и напряжений авторы [166] пользовались программой Contact, что позволило объяснить формирование волнистой контактной поверхности. В работах [167, 168] предложены модели, учитывающие влияние повреждений на поверхности катания и различный спектр нагрузок в системе «колесо-рельс». Вероятность зарождения усталостной трещины повышена в головке рельса в зоне болтового соединения и области сварных швов