vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"vsgiu-298Research ArticleМеталлургия и материаловедениеMetallurgy and Materials ScienceРАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ ПО СЕЧЕНИЮ ГОЛОВКИ РЕЛЬСОВ ПРИ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИDISTRIBUTION OF STRUCTURE-PHASE STATES ALONG THE RAIL HEAD CROSS-SECTION DURING THEIR LONG-TERM PERFORMANCEКормышевВ. Е.KormyshevV.E.vestnicsibgiu@sibsiu.ruЮрьевА. А.YurievA. A.vestnicsibgiu@sibsiu.ruРубанниковаЮ. А.RubannikovaYu.A.vestnicsibgiu@sibsiu.ruАксёноваК. В.AksenovaK.V.vestnicsibgiu@sibsiu.ruСибирский государственный индустриальный университетРоссияSiberian State Industrial UniversityRussian FederationАО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат»Russian FederationOJSC “EVRAZ – Consolidated West Siberian Metallurgical Plant”Russian Federation202028122020042024Copyright © Кормышев В.Е., Юрьев А.А., Рубанникова Ю.А., Аксёнова К.В., 20252025Кормышев В.Е., Юрьев А.А., Рубанникова Ю.А., Аксёнова К.В.Kormyshev V., Yuriev A.A., Rubannikova Y., Aksenova K.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/298

Методами просвечивающей электронной микроскопии прослежено формирование структурно-фазовых состояний в головке 100-метровых дифференцированно закаленных рельсов после длительной эксплуатации. Показано, что длительная эксплуатация сопровождается созданием градиентов структуры, фазового состава, дефектной субструктуры в головке рельсов, заключающихся в закономерном изменении содержания пластинчатого перлита, разрушенного перлита, феррито-карбидной смеси, скалярной и избыточной плотности дислокаций. По мере приближения к поверхности выкружки рельсов  относительное содержание объема металла со структурой пластинчатого перлита снижается, а со структурой разрушенного перлита и феррито-карбидной смеси увеличивается. В феррито-карбидной смеси размер зерен и субзерен, формирующих данный тип структуры, изменяется в пределах 40 – 70 нм; размер частиц карбидной фазы, расположенных по границам зерен и субзерен, изменяется в пределах 8 – 20 нм.

Methods of transmission electron microscopy detected the formation of structural-phase states in the head of the 100-meter differentially hardened rails after long-term performance. It is shown that long-term operation is accompanied by the creation of gradients in the structure, phase composition, defective substructure in the rail head, consisting in a regular change in the content of plate pearlite, fractured pearlite, ferrite-carbide mixture, scalar and excess dislocation density. As we approach the surface of the rail fillet, the relative content of the metal volume with the structure of plate pearlite decreases, and with the structure of the destroyed pearlite and ferrite-carbide mixture increases. In a ferrite-carbide mixture, the size of grains and subgrains forming this type of structure varies from 40 to 70 nm; the particle size of the carbide phase located at the grain boundaries and subgrains varies from 8 to 20 nm.

градиентструктурадефектная субструктурадислокациинаноразмерный диапазонgradientsstructuredefective substructuredislocationsnanoscale rangeReferencesКозлов Э.В., Глезер А.М., Громов В.Е. Градиентные структурно фазовые состояния в твердых телах // Известия РАН. Серия Физическая. 2003. Т. 67. № 10. С. 1374 – 1375.Козлов Э.В., Глезер А.М., Громов В.Е. Градиентные структурно фазовые состояния в твердых телах // Известия РАН. Серия Физическая. 2003. Т. 67. № 10. С. 1374 – 1375.Градиентные структурно-фазовые состоя-ния в рельсовой стали / В.Е. Громов, В.А. Бердышев, Э.В. Козлов и др. – М.: Недра ком. ЛТД, 2000. – 176 с.Градиентные структурно-фазовые состоя-ния в рельсовой стали / В.Е. Громов, В.А. Бердышев, Э.В. Козлов и др. – М.: Недра ком. ЛТД, 2000. – 176 с.Градиентные структуры в перлитной стали / Э.В. Козлов, В.Е. Громов, В.В. Коваленко и др. – Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2004. – 224 с.Градиентные структуры в перлитной стали / Э.В. Козлов, В.Е. Громов, В.В. Коваленко и др. – Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2004. – 224 с.Глезер А.М. О природе сверхвысокой пластической (мегапластической) деформации // Известия РАН. Серия физическая. 2007. Т. 7. № 12. С. 1767 – 1776.Глезер А.М. О природе сверхвысокой пластической (мегапластической) деформации // Известия РАН. Серия физическая. 2007. Т. 7. № 12. С. 1767 – 1776.Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Yuriev A.B., Morozov K.V. Microstructure of quenched rails. – Cambridge: CISP Ltd, 2016. – 153 p.Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Yuriev A.B., Morozov K.V. Microstructure of quenched rails. – Cambridge: CISP Ltd, 2016. – 153 p.Мулюков Р.Р., Назаров А.А., Имаев Р.М. Деформационные методы наноструктури-рования материалов: Предпосылки. Исто-рия. Настоящее и перспективы // Известия вузов. Физика. 2008. № 5. С. 47 – 59.Мулюков Р.Р., Назаров А.А., Имаев Р.М. Деформационные методы наноструктури-рования материалов: Предпосылки. Исто-рия. Настоящее и перспективы // Известия вузов. Физика. 2008. № 5. С. 47 – 59.Перегудов О.А., Морозов К.В., Громов В.Е., Глезер А.М., Иванов Ю.Ф. Формирование полей внутренних напряжений в рельсах при длительной эксплуатации // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 11. С. 34 – 37.Перегудов О.А., Морозов К.В., Громов В.Е., Глезер А.М., Иванов Ю.Ф. Формирование полей внутренних напряжений в рельсах при длительной эксплуатации // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 11. С. 34 – 37.Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Алсараева К.В., Попова Н.А., Никоненко Е.Л. Изменение структуры и свойств поверхностных слоев головки рельсов после длительной эксплуатации // Фундаментальные проблемы современного матери-аловедения. 2015. Т. 12. № 2. С. 203 – 208.Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Алсараева К.В., Попова Н.А., Никоненко Е.Л. Изменение структуры и свойств поверхностных слоев головки рельсов после длительной эксплуатации // Фундаментальные проблемы современного матери-аловедения. 2015. Т. 12. № 2. С. 203 – 208.Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Громов В.Е., Попова Н.А., Никоненко Е.Л. Формирование структурно-фазовых градиентов в рельсах при длительной эксплуатации // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 3. С. 59 – 65.Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Громов В.Е., Попова Н.А., Никоненко Е.Л. Формирование структурно-фазовых градиентов в рельсах при длительной эксплуатации // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 3. С. 59 – 65.Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Попова Н.А., Никоненко Е.Л. Механизмы упрочнения рельсов при длительной эксплуатации // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 4. С. 98 – 104.Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Попова Н.А., Никоненко Е.Л. Механизмы упрочнения рельсов при длительной эксплуатации // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2015. № 4. С. 98 – 104.Громов В.Е., Перегудов О.А., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Алсараева К.В. Эволюция структуры и свойств поверхностного слоя рельсов при длительной эксплуатации // Вопросы материаловедения. 2015. № 3 (83). С. 30 – 38.Громов В.Е., Перегудов О.А., Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Алсараева К.В. Эволюция структуры и свойств поверхностного слоя рельсов при длительной эксплуатации // Вопросы материаловедения. 2015. № 3 (83). С. 30 – 38.Морозов К.В., Громов В.Е., Перегудов О.А., Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Аксёнова К.В. Формирование тонкой структуры рельсов при объемной и дифференцированной закалке // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 1. С. 53 – 61.Морозов К.В., Громов В.Е., Перегудов О.А., Иванов Ю.Ф., Юрьев А.Б., Аксёнова К.В. Формирование тонкой структуры рельсов при объемной и дифференцированной закалке // Проблемы черной металлургии и материаловедения. 2016. № 1. С. 53 – 61.Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Громов В.Е. Эксплуатация рельсовой стали: деградация структуры и свойств поверхностного слоя // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 8. С. 576 – 580.Иванов Ю.Ф., Морозов К.В., Перегудов О.А., Громов В.Е. Эксплуатация рельсовой стали: деградация структуры и свойств поверхностного слоя // Изв. вуз. Черная металлургия. 2016. Т. 59. № 8. С. 576 – 580.Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Глезер А.М., Перегудов О.А., Морозов К.В. Природа деградации структуры поверхности катания рельсов при эксплуатации // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 12. C. 1682 – 1687.Иванов Ю.Ф., Громов В.Е., Глезер А.М., Перегудов О.А., Морозов К.В. Природа деградации структуры поверхности катания рельсов при эксплуатации // Известия РАН. Серия физическая. 2016. Т. 80. № 12. C. 1682 – 1687.Иванисенко Ю.В., Бауманн Г., Фехт Г. и др. Наноструктура и твердость «белого слоя» на поверхности железнодорожных рельсов // Физика металлов и металловедение. 1997. Т. 83. № 3. С. 104 – 111.Иванисенко Ю.В., Бауманн Г., Фехт Г. и др. Наноструктура и твердость «белого слоя» на поверхности железнодорожных рельсов // Физика металлов и металловедение. 1997. Т. 83. № 3. С. 104 – 111.Ivanisenko Yu., Fecht H. J. Microstructure modification in the surface layers of railway rails and wheels // Steel tech. 2008. Vol. 3. No. 1. P. 19 – 23.Ivanisenko Yu., Fecht H. J. Microstructure modification in the surface layers of railway rails and wheels // Steel tech. 2008. Vol. 3. No. 1. P. 19 – 23.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. 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. P. 1659 – 1669.Ning J Jang-li, Courtois-Manara E., Kor-manaeva L., Ganeev A. V., Valiev R. Z., Kubel C., Ivanisenko Yu. Tensile properties and work hardening behaviors of ultrafine grained carbon steel and pure iron processed by warm high pressure torsion // Mater. Sci. and Eng. A. 2013. Vol. 581. P. 81 – 89.Ning J Jang-li, Courtois-Manara E., Kor-manaeva L., Ganeev A. V., Valiev R. Z., Kubel C., Ivanisenko Yu. Tensile properties and work hardening behaviors of ultrafine grained carbon steel and pure iron processed by warm high pressure torsion // Mater. Sci. and Eng. A. 2013. Vol. 581. P. 81 – 89.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.Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Mi-croscopy. Characterization of Nano-materials. – New York: Springer, 2014. – 717 p.Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Mi-croscopy. Characterization of Nano-materials. – New York: Springer, 2014. – 717 p.Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. – Berlin: Springer International Publishing, 2016. – 518 p.Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. – Berlin: Springer International Publishing, 2016. – 518 p.Hirsch P., Hovy A., Nickolson R. et al. Elec-tron microscopy of fine crystals. – M.: Mir, 1968. – 574 p.Hirsch P., Hovy A., Nickolson R. et al. Elec-tron microscopy of fine crystals. – M.: Mir, 1968. – 574 p.

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