Дослідження мікроструктури і твердості дослідних рейкових сталей в литому стані, після гарячої пластичної деформації і термічної обробки

Шрифт:
23

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.081

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №1, P. 81-86

О.І. Бабаченко1, д-р техн. наук, ст. наук. співр., директор, e-mail: a_babachenko@i.ua, https://orcid.org/0000-0003-4710-0343
Г.А. Кононенко1, канд. техн. наук, ст. наук. співр., вчений секретар, e-mail: perlit@ua.fm, https://orcid.org/0000-0001-7446-4105
Р.В. Подольський1,2, магістрант, інженер 1 категорії, e-mail: rostislavpodolskij@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0288-0641
О.А. Сафронова1,2, магістрант, інженер 1 категорії, e-mail: safronovaaa77@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4032-4275

1Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України (Дніпро, Україна)
2Національна металургійна академія України (Дніпро, Україна)

Надійшла 08.11.2020

УДК 621.017:669.14.018.294.083.133

Механічні властивості залізничних рейок залежать від хімічного складу, проробки литої структури шляхом обробки металу тиском, а також термічної обробки готових рейок. Метою даної роботи є дослідження впливу гарячої пластичної деформації (далі ГПД) і термічної обробки (далі ТО) на зміну структури литого стану у взаємозв'язку з її вихідною хімічною неоднорідністю. Загальні теоретичні висновки даної роботи були отримані на підставі аналізу літературних джерел, а також багаторічних досліджень колісної продукції. Дані результати доповнюють існуючі уявлення про структурну спадковість в металах і сплавах. Розроблено хімічний склад дослідних сталей для залізничних рейок і проведено виплавку в лабораторних умовах злитків масою до 10 кг. Проведено дослідження мікроструктури і визначено твердість дослідної сталі на зразках розміром 70х70х80 мм, вирізаних зі злитків лабораторних рейкових плавок. Обробляли в лабораторних умовах за двома режимами: 1 – ГПД з осадкою на величину 50 % після нагрівання до 1250 ± 10 °С; 2 – нормалізація (аустенітизація при 900 ± 10 °С, охолодження на повітрі зі швидкістю 5,1 °С/с) після ГПД. При дослідженні литого стану дослідних рейкових сталей (РСТ) встановлено, що вона являє собою дендрити аустеніту, які збагачені домішковими елементами. Вивчено вплив гарячої пластичної деформації і термічної обробки на структуру і властивості литої дослідної сталі для залізничних рейок. Встановлено позитивний вплив деформаційної і подальшої термічної обробки на механічні властивості дослідних сталей: після гарячої пластичної деформації в порівнянні з литим станом приріст твердості склав ≈ 14,1 %; після гарячої пластичної деформації з подальшою термічною обробкою приріст твердості склав ≈ 39,4 %. Встановлено вплив первинної дендритної структури досліджуваної стали на її кінцеву перлітну структуру в литому стані.

Ключові слова: хімічний склад, твердість, мікроструктура, термічна обробка, залізнична рейка.

Література

1. Лякишев Н.П., Литвиненко Д.А., Матросов Ю.И., Никитин В.И. Микролегирование сталей. В сб.: Металлургия стали, 
сплавы, процессы. Под ред. Н.П. Лякишева. М.: Металлургия, 1982. С. 110–116.
2. Бернштейн М.Л., Займовский В.А., Капуткина Л.М. Термомеханическая обработка стали. М.: Металлургия, 1983. 480 с.
3. Узлов И.Г., Савенков В.Я., Поляков С.Н. Термическая обработка проката. К.: Техніка, 1981. 158 с.
4. Хворинов Н.И. Кристаллизация и неоднородности стали. М.: Машгиз, 1958. 392 с.
5. Голиков И.Н., Масленков С.Б. Дендритная ликвация в сталях и сплавах. М.: Металлургия, 1977. 224 с.
6. Левченко Г.В., Дьомина К.Г., Грушко П.Д. Вплив умов кристалізації на спадкоємну концентраційну мікронеоднорідність 
і механічні властивості гарячекатаного прокату. Металознавство та термічна обробка металів. 2005. № 2. С. 54–58.
7. Кондратюк С.Є. Структуроутворення, спадковість і властивості литої сталі. К.: Наукова думка, 2010. 177 с.
8. Яценко А.И., Хрычиков В.Е., Хохлова Т.С. и др. Кристаллизация и первичная структура конструкционных сталей. Д.: 
Журфонд, 2010. 226 с.
9. Кононенко А.А., Бабаченко А.И., Борисенко А.Ю., Яценко А.И., Литвиненко П.Л., Даличук А.А., Федорова И.П. Исследование влияния горячей пластической деформации и термической обработки на структуру и свойства литой колесной стали. Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. Вып. 64. Дн-вск: ПГАСА, 2012.
С. 107–117. 
10. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. М.: Металлургия, 1978. 392 с.
11. Борисенко А.Ю., Кононенко А.А., Бабаченко А.И., Яценко А.И., Чухлеб В.Л., Ткач В.Н., Тараненко А.А., Кузьмичев В.М., 
Сухомлин В.И. Схемы и механизмы формирования феррито-перлитной структуры колесных сталей после кристаллизации, термической обработки и горячей пластической деформации. Металознавство та термічна обробка металів.
2010. № 2 (49). С. 62–75.
12. Дейнеко Л.Н., Подольский Р.В. Определение путей повышения эксплуатационной стойкости железнодорожной колеи. Всеукраїнська науково-технічна конференція студентів і молодих учених «Молода академія – 2019». Дніпро: 
НМетАУ, 2019. С. 82.
13. Узлов И.Г., Сухомлин Г.Д., Узлов К.И., Кныш А.В. Оптимизация параметров отпуска цельнокатаных железнодорожных 
колес повышенной прочности и износостойкости на основании электронномикроскопического анализа. Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. науч. тр. ИЧМ НАНУ. Днепропетровск: ВІЗІОН, 2006. 
Вып.13. С. 143–148.
14. Узлов И.Г., Узлов К.И., Кныш А.В., Хулин А.Н. Исследование механических характеристик локомотивных бандажей из 
микролегированной углеродистой стали повышенной твердости и износостойкости. Строительство, материаловедение, машиностроение: Сб. науч. трудов. Днепропетровск. 2008. Вып. 45. Ч. 1. С. 164–169.
15. Бабаченко О.І., Кононенко Г.А., Філоненко Н.Ю., Хулін А.М. Розробка математичної моделі розрахунку теплового поля 
за перетином залізничної рейки при термічній обробці. Сборник научных трудов «Строительство, материаловедение, машиностроение». 2018. № 104. С. 31–35.