vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"vsgiu-241Research ArticleМеталлургия и материаловедениеMetallurgy and Materials ScienceИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ РЕЛЬСОВ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИCHANGE OF STRUCTURAL-PHASE STATES OF RAILS AT DIFFERENT STAGES OF LONG-TERM OPERATIONКузнецовРоман ВадимовичKuznetsovRoman V.

соискатель кафедры естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля

External doctorate student of the Chair of Natural Sciences. Named after Professor V.M. Finkel

mail@kuzmash.comИвановЮрий ФедоровичIvanovYurii F.

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

Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Chief Researcher

yufi55@mail.ruШляроваЮлия АндреевнаShlyarovaYuliya A.

аспирант кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля

doctorate student of the Chair of Natural Sciences. Named after Professor V.M. Finkel

rubannikova96@mail.ruАксёноваКрестина ВладимировнаAksenovaKrestina V.

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

Cand. Sci. (Eng.), Cand. Sci. Eng., Associate Professor of the Chair of Natural Sciences. Named after Professor V.M. Finkel

19krestik91@mail.ruКормышевВасилий ЕвгеньевичKormyshevVasilii E.

к.т.н., старший научный сотрудник УНИ

Cand. Sci. (Eng.), Cand. Sci. Eng., Senior researcher of the Research department

89239230000@mail.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationИнститут Сильноточной электроники СО РАНRussian FederationInstitute of High-Current Electronics SB RASRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian Federation202120062025032026Copyright © Кузнецов Р.В., Иванов Ю.Ф., Шлярова Ю.А., Аксёнова К.В., Кормышев В.Е., 20252025Кузнецов Р.В., Иванов Ю.Ф., Шлярова Ю.А., Аксёнова К.В., Кормышев В.Е.Kuznetsov R., Ivanov Y., Shlyarova Y., Aksenova K., Kormyshev V.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/241

Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии исследовано изменение структурно-фазовых состояний дифференцированно закаленных 100-м рельсов на различной (до 10 мм) глубине в головке рельсов по центральной оси и по выкружке в исходном состоянии и после разных сроков длительной эксплуатации (пропущенный тоннаж 691,8, 1411 и 1770 млн т брутто). Отмечено значительное преобразование структурно-фазового состояния зерен пластинчатого перлита: происходит разрушение пластин цементита путем их разрезания движущимися дислокациями и путем растворения с выходом углерода из решетки цементита на линии дислокаций, малоугловые и большеугловые границы. Выявлено формирование субзеренной структуры, содержащей наноразмерные частицы цементита, расположенные в стыках и вдоль границ субзерен. Выявлен градиентный характер изменения скалярной и избыточной плотности дислокаций по сечению головки рельсов.

Structure-phase state of 100-meter differentially quenched rails at different depth up to 10 mm in rail head along the central axis and fillet symmetry axis in initial state and after different time periods of extreme long-term operation (passed tonnage of 691.8; 1411 and 1770 million. gross tons) has been studied using methods of transmission electron diffraction microscopy. Significant transformation of structural-phase state of lamellar pearlite grains is noted, accompanied by destruction of cementite plates by cutting them with moving dislocations and by dissolving with carbon withdrawal from the cementite lattice at dislocation lines, low-angle and high-angle boundaries. Formation of a subgrain structure containing nanosize cementite particles located at joints and along the boundaries of subgrains was revealed. Gradient character of scalar and excess density of dislocations along the section of the rail head is revealed.

структурарельсыдлительная эксплуатацияразрушениедислокацииstructurerailslong-term operationdestructiondislocationReferencesIvanisenko Yu., Maclaren I., Souvage X., Valiev R.Z., Fecht H.J. Shear-induced α→γ transformation in nanoscale Fe–C composite // Acta Materialia. 2006. Vol. 54. P. 1659–1669.Ivanisenko Yu., Maclaren I., Souvage X., Valiev R.Z., Fecht H.J. Shear-induced α→γ transformation in nanoscale Fe–C composite. Acta Materialia. 2006, vol. 54, pp. 1659–1669.Seo J.-W., Jun H.-K., Kwon S.-J., Lee D.-H. Rolling contact fatigue and wear of two different rail steels under rolling – sliding contact // International Journal of Fatigue. 2016. Vol. 83. P. 184–194.Seo J.-W., Jun H.-K., Kwon S.-J., Lee D.-H. Rolling contact fatigue and wear of two different rail steels under rolling – sliding contact. International Journal of Fatigue. 2016, vol. 83, pp. 184–194.Lewis R., Christoforou P., Wang W.J., Beagles A., Burstow M., Lewis S.R. Investigation of the influence of rail hardness on the wear of rail and wheel materials under dry conditions (ICRI wear mapping project) // Wear. 2019. Vol. 430-431. P. 383–392.Lewis R., Christoforou P., Wang W.J., Beagles A., Burstow M., Lewis S.R. Investigation of the influence of rail hardness on the wear of rail and wheel materials under dry conditions (ICRI wear mapping project). Wear. 2019, vol. 430-431, pp. 383–392.Skrypnyk R., Ekh M., Nielsen J.C.O., Pålsson B.A. Prediction of plastic deformation and wear in railway crossings – comparing the performance of two rail steel grades // Wear. 2019. Vol. 428-429. P. 302–314.Skrypnyk R., Ekh M., Nielsen J.C.O., Pålsson B.A. Prediction of plastic deformation and wear in railway crossings – comparing the performance of two rail steel grades. Wear. 2019, vol. 428-429, pp. 302–314.Kim D., Quagliato L., Park D., Kim N. Life-time prediction of linear slide rails based on surface abrasion and rolling contact fatigue-induced damage // Wear. 2019. Vol. 420-421. P. 184–194.Kim D., Quagliato L., Park D., Kim N. Life-time prediction of linear slide rails based on surface abrasion and rolling contact fatigue-induced damage. Wear. 2019, vol. 420-421, pp. 184–194.Yuriev A.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Rubannikova Yu.A., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Structure and properties of lengthy rails after extreme long-term operation. In book: Materials Research Forum LLC, 2021. 193 p.Yuriev A.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Rubannikova Yu.A., Starostenkov M.D., Tabakov P.Y. Structure and properties of lengthy rails after extreme long-term operation. In: Materials Research Forum LLC, 2021, 193 p.Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Glezer A.M., Peregudov O.A., Morozov K.V. Nature of the structural degradation of rail surfaces during operation // Bulletin of Russian Academy of Science: Physics. 2016. No. 80 (12). P. 1483–1488.Ivanov Yu.F., Gromov V.E., Glezer A.M., Peregudov O.A., Morozov K.V. Nature of the structural degradation of rail surfaces during operation. Bulletin of Russian Academy of Science: Physics. 2016, no. 80 (12), pp. 1483–1488.Zuo J.M., Spence J.C.H. Advanced Transmission Electron Microscopy. New York: Springer, 2017. 729 p.Zuo J.M., Spence J.C.H. Advanced Transmission Electron Microscopy. New York: Springer, 2017, 729 p.Egerton F.R. Physical principles of electron microscopy. Basel: Springer International Publishing, 2016. 196 p.Egerton F.R. Physical principles of electron microscopy. Basel: Springer International Publishing, 2016, 196 p.Конева Н.А., Козлов Э.В. Природа суб-структурного упрочнения // Известия вузов. Физика. 1982. Т. 8. № 3. С. 13, 14.Koneva N.A., Kozlov Je.V. The nature of substructural hardening. Izvestija vuzov. Fizika. 1982, vol. 8, no. 3, pp. 13, 14. (In Russ.).Рыбин В.В. Большие пластические дефор-мации и разрушение металлов. М.: Металлургия, 1986. 224 c.Rybin V.V. Large plastic deformation and destruction of metals. Мoskow: Metallurgija, 1986, 224 c.

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