vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"vsgiu-214Research ArticleСтатьиПОВЫШЕНИЕ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РЕЛЬСОВ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКОЙIMPROVEMENT OF RAILS FATIGUE LIFE BY ELECTRON-BEAM PROCESSINGГришунинВладимир АнатольевичGrishuninVladimir А.

к.т.н., доцент кафедры транспорта и логистики, проректор по управлению имущественным комплексом

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Transport and Logistics, Vice-Rector for Property Complex Management

vladimir.grishunin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5154-5498ПерегудовОлег АлександровичPeregudovOleg A.

к.т.н., помощник ректора по молодежной политике

Cand. Sci. (Eng.), Assistant Rector for Youth Policy

olegomgtu@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5147-5343КормышевВасилий ЕвгеньевичKormyshevVasilii E.

к.т.н., старший научный сотрудник Управления научных исследований

Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Department of Scientific Researches

89236230000@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5147-5343ЮрьевАнтон АлексеевичYurievAnton A.

к.т.н., менеджером по управлению продуктами и ресурсами

Sci. (Eng.), Product and resource manager

ant-yurev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8022-7958ИвановЮрий ФедоровичIvanovYurii F.

д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник

Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Chief researcher, Institute of High Current Electronics SB RAS

yufi55@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5147-5343ГромовВиктор ЕвгеньевичGromovViktor E.

д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Dr. Sci. (Phys.-Math.), Prof., Head of the Chair of Science named after V.M. Finkel'

gromov@physics.sibsiu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5147-5343МартусевичЕлена ВладимировнаMartusevichElena V.

к.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair of Natural Sciences named after prof. V.M. Finkel

martusevich_ev@physics.sibsiu.ruСибирский государственный индустриальный университет РоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationОмский государственный технический университетRussian FederationOmsk State Technical UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversRussian FederationАО «ЕВРАЗ – объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»Russian FederationJSC «EVRAZ – Joint West Siberian Metallurgical Plant»Russian FederationИнститут сильноточной электроники СО РАНRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202218062025015662Copyright © Гришунин В.А., Перегудов О.А., Кормышев В.Е., Юрьев А.А., Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Мартусевич Е.В., 20252025Гришунин В.А., Перегудов О.А., Кормышев В.Е., Юрьев А.А., Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Мартусевич Е.В.Grishunin V., Peregudov O., Kormyshev V., Yuriev A., Ivanov Y., Gromov V., Martusevich E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/214

Проведены количественные и качественные исследования структуры, фазового состава, дефектной субструктуры, поверхности разрушения рельсовой стали, подвергнутой многоцикловой усталости до разрушения с исходной перлитной структурой и после электронно-пучковой обработки в различных режимах. Послойными электронно-микроскопическими исследованиями выявлен градиентный характер структурно-фазовых состояний, характеризующийся закономерным изменением фазового состава и параметров дефектной субструктуры по мере удаления от поверхности облучения. Выявлены и подвергнуты анализу основные факторы и механизмы, определяющие усталостную долговечность рельсовой стали в исходном состоянии и после электронно-пучковой обработки. Установлено, что увеличение усталостной долговечности стали, облученной электронным пучком, обусловлено формированием игольчатого профиля границы раздела, приводящего к диспергированию концентраторов напряжений и способствующего более однородному пластическому течению в подложке.

Quantitative and qualitative studies of the structure, phase composition, defective substructure, fracture surface of rail steel subjected to high-cycle fatigue to fracture with the initial pearlite structure and after electron beam treatment (EBT) in various modes were carried out. Layer-by-layer electron microscopic studies revealed the gradient nature of the structural-phase states, which is characterized by a regular change in the phase composition and parameters of the defective substructure with distance from the irradiation surface. The main factors and mechanisms that determine the fatigue life of rail steel in the initial state and after EPO were identified and analyzed. It was established that an increase in the fatigue life of steel irradiated with an electron beam is due to the formation of an acicular profile of the interface, which leads to dispersion of stress concentrators and contributes to a more uniform plastic flow in the substrate.

многоцикловая усталостьрельсыэлектронно-пучковая обработкаисследованиеhigh-cycle fatiguerailselectron-beam processingstudyReferencesAdvances in Manufacturing Techniques for Materials: Engineering and Engineered. London: CRC Press and Taylor & Francis Inc., 2018. 518 p.Advances in Manufacturing Techniques for Materials: Engineering and Engineered. London: CRC Press and Taylor & Francis Inc., 2018, 518 p.Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Сизов В.В., Воробьев С.В., Коновалов С.В. Увеличение усталостной долговечности стали электронно-пучковой обработкой поверхности // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2013. № 1. С. 99–104.Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Sizov V.V., Vorob'ev S.V., Konovalov S.V. Increasing the fatigue life of steel by electron beam surface treatment. Surface. X-ray, synchrotron and neutron studies .2013, no. 1, pp. 99–104. (In Russ.).Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Сизов В.В., Воробьев С.В., Базайкин В.И. Увеличение усталостной долговечности нержавеющей стали электронно-пучковой обработкой // Проблемы черной металлургии и матери-аловедения. 2012. № 1. С. 66–75.Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Sizov V.V., Vorob'e S.V., Bazaikin V.I. Increasing the fatigue life of stainless steel by electron beam processing. Problems of ferrous metallurgy and materials science. 2012, no. 1, pp. 66–75. (In Russ.).Коновалов С.В., Воробьев С.В., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Комиссарова И.А., Кобзарева Т.Ю. Роль обработки электронными пучками в изменении структуры и фазового состава сталей и сплавов, подвергаемых испытаниям на многоцикловую усталость // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 8. С. 95–97.Konovalov S.V., Vorob'ev S.V., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Komissarova I.A., Kobzareva T.Yu. The role of electron beam processing in changing the structure and phase composition of steels and alloys subjected to multicycle fatigue tests. Problems of ferrous metallurgy and materials science. 2015, no. 8, pp. 95–97. (In Russ.).Эволюция структуры и свойств легких сплавов при энергетических воздействиях / В.Е. Громов, С.В. Коновалов, К.В. Аксёнова, Т.Ю. Кобзарева. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 249 с.Gromov V.E., Konovalov S.V., Aksenova K.V., Kobzareva T.Yu. Evolution of the structure and properties of light alloys under energy influences. Novosibirsk: Izd-vo SО RAN, 2016, 249 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.