Развитие методов определения загрязненности стали неметаллическими включениями и прогноза эксплуатационной стойкости железнодорожных рельсов

• Автор: Трушникова, Анна Сергеевна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Влияние неметаллических включений на свойства углеродистой стали.

1.2 Контактноусталостные дефекты в железнодорожных рельсах.

1.3 Методы контроля загрязненности стали неметаллическими включениями.

1.4 Методы статистики экстремальных значений для прогноза содержания крупных

неметаллических включений.

1.5 Технология производства рельсов.

Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕННОС ТИ СТАЛЕЙ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ

2.1 Материалы для проведения исследован и й.

2.2 Методы исследования.
2.3 Исследование загрязненности железнодорожного рельса неметаллическими
включениями.
2.4 Определение необходимого для исследования количества образцов.
2.5 Информативность методов контроля неметаллических включений мри
исследовании деформированного металла.
2.6 Исследование влияния деформации на информативность результатов
металлографического анализа неметаллических включений.
Глава 3. ВЛИЯНИЕ МАКРО И МИКРОСТРУКТУРЫ И ЗАГРЯЗНЕННОСТИ СТАЛИ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ НА СТОЙКОСТЬ РЕЛЬСОВ К ОБРАЗОВАНИЮ КОНТАКТНОУСТАЛОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
3.1 Анализ химического состава и механических свойств рельсовых сталей
раз личных партий.
3.2 Исследование влияния параметров структуры рельсовой стали на стойкость к
образованию контактноусталостных дефектов
3.3 Исследование работы зарождения и развития трещины при испытаниях на
ударный изгиб.
3.4 Исследование загрязненности неметаллическими включениями рельсовой стали
различных производителей
Глава 4. ПРОПЮЗИРОВАНИБ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ МЕТОДАМИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ.
4.1 Результаты прогнозирования экстремальных размеров неметаллических
включений методом максимальных значений.
4.2 Результаты прогнозирования экстремальных размеров неметаллических
включений пороговым методом
Общин выводы по работе.
Библиографический список.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Справка об использовании результатов работы
1 .
Введение
Актуальность


Внутри определенной температурной области, характерной для каждого типа включений, оксидные включения не деформируются, а хрупко разрушаются при высокой степени деформации. Температура начала деформации включений в значительной степени зависит от содержания в них кремнезема. Высококремнеземистые включения при обычных температурах прокатки стали не деформируются []. Поведение включений при деформации определяется в основном температурой начала их размягчения. МпО-БЮг-АЬОз [] (рис. Следует принимать во внимание, что температура размягчения легко деформируемых включений составляет - °С. Включения с высоким содержанием кремнезема, а также высокоглиноземистые включения при температурах горячей деформации стали не изменяют своей формы. Только крупные непластичные включения могут при высоких степенях деформации металла хрупко разрушаться. Установлено, что при комплексном раскислении стали кремнием, марганцем и алюминием с повышенным количеством последнего в металле очень часто образуются глобулярные многофазные включения. Высокоглиноземистые кристаллические вкрапления внутри включений при ковке не изменяют своей формы, в то время как стеклообразная часть включений вытягивается в тонкие нити. Аналогичным образом ведут себя гетерогенные оксисульфидные включения. В зависимости от температуры деформации стали и состава оксидная часть включения может также деформироваться []. Рис. Деформируемость и химический состав оксидных включений. Рис. Температура начала размягчения и химический состав оксидиых включений (цифры у точек и линий - температура, °С). В работах [, ] предложено разделить неметаллические включения по деформируемости на три класса: нсдеформируемыс глобули (вЮг); недеформируемые оксиды, дробящиеся в строчки (корунд, алюминаты кальция СаО ЛЬОз, шпинели М§О ЛО. Если неметаллическое включение деформируется не хуже, чем основной металл, то при прокатке слитка сечением В*В на квадрат Ь*Ь поперечный размер включения уменьшается в к=В/Ь раз, вытягивая сферическое включение диаметром (1 в нить длиной Л2*/. При прокатке листа /г-кратное изменение толщины сляба превращает включение в ленту толщиной (1/к и длиной Ы при почти неизменной ширине (1. Изменяется также расстояние между отдельными включениями X. Рис. Схема деформируемости (V) неметаллических включений в зависимости от температуры, °С; а - оксиды и сульфиды; б - силикаты. Например, при вытяжке более — раз металл обычно становится «чище по включениям». Прокатка сорта или волочение проволоки вытягивают равноосные включения в нити макроскопической длины, при этом его поперечник "опускается" в другую категорию размеров - и на шлифе даже может стать невидимым [7]. Рис. Пределы изменения длины (Ь) и толщины (с! В работе [] сравнили загрязненность неметаллическими включениями заготовок квадратного сечения размером 5x5 мм и сортовой прокат диаметром до мм из сталей марок ШХ и ШХСГ, выплавленных по различным технологиям. Показано, что для каждой из сталей, выплавленных по одной и той же технологии, максимальный балл неметаллических включений по ГОСТ 1- [] и средний балл неметаллических включений но методу А АБТМ Е [] меньше для мелкого сорта. Это является подтверждением приведенного выше вывода об «очищении» стали при прокатке от неметаллических включений. Следует отметить лишь качественный характер обнаруженных фактов о влиянии деформации на изменение загрязненности стали включениями, в то время как необходимы количественные критерии, устанавливающие зависимость количества обнаруживаемых включений от степени деформации слитка. В процессах ковшевой металлургии для рафинирования качественных сталей обычно применяются шлаки на основе системы СаО-А^Оз-БЮз. При производстве сталей чистых по содержанию неметаллических включений, таких как рельсовая, используют шлаки с соотношением СаО/БЮг ~ 1+1,5 [], что позволяет при раскислении металла кремнием и марганцем получить неметаллические включения требуемого состава. Экспериментально установлено [], что содержание глинозема во включениях в значительной мерс определяет их способность к пластической деформации. Оптимальное содержание глинозема по включениях с этой точки зрения должно быть менее - % (рис.