д.ф.-м.н., профессор, главный научный сотрудник
Dr. Sci. (Phys. and Math.), Prof., Chief Researcher
д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин им. проф. В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Phys. and Math.), Prof., Head of the Department of Natural Sciences named after Professor V.M. Finkel
д.т.н., доцент, профессор кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля
Dr. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Professor of the Department of Natural Sciences named after Professor V.M. Finkel
д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры физики металлов, старший научный сотрудник лаборатории физики структурных превращений
Dr. Sci. (Phys. and Math.), Associate Professor, Professor of the Department of Physics of Metals, Senior Researcher at the Laboratory of Physics of Structural Transformations
старший преподаватель кафедры транспорта и логистики
Senior Lecturer at the Department of Transport and Logistics
Исследована структура, фазовый состав и дислокационная субструктура колоний перлита пластинчатой морфологии металла выкружки рельсов категории ДТ400ИК из заэвтектоидной стали на глубине 10 мм от поверхности катания после пропущенного тоннажа 175,9 млн т на Восточно-Сибирской железной дороге. Анализ структуры выполнен на нескольких структурно-масштабных уровнях (макро-, микро-, субмикро- и наномасштабном). Показано, что на макроскопическом уровне колонии перлита изогнуты, на микроуровне выявлено присутствие в стали колоний перлита с разрушенными пластинами цементита, на субмикромасштабном уровне отмечено явление фрагментации пластин феррита перлитных колоний, на наномасштабном уровне – фрагментация пластин цементита. В объеме пластин феррита наблюдаются наноразмерные (10 ‒ 15 нм) частицы цементита, которые следует отнести к третичному цементиту, формирующемуся при распаде твердого раствора на основе α-железа. Они располагаются на линиях дислокаций. Отмечено, что дислокационная субструктура наблюдается только в пластинах феррита. Она представлена хаотически распределенными дислокациями, формирующими скопления, и сетчатой дислокационной субструктурой. Показано, что исследуемая сталь характеризуется наличием внутренних полей напряжений, имеющих чисто упругий характер. Источниками полей напряжений являются внутри- и межфазные границы (границы раздела колоний перлита и некоторой совокупности пластин в пределах одной колонии, границы раздела пластин феррита и цементита). Выявленные источники внутренних полей напряжений будут приводить к формированию микротрещин, которые в свою очередь способствуют преждевременному разрушению металла рельс при эксплуатации.
The structure, phase composition, and dislocation substructure of pearlite colonies of lamellar morphology of metal chips of rails of the DT400IK category made of hypereutectoid steel at a depth of 10 mm from the rolling surface after passing a tonnage of 175.9 million tons on the East Siberian Railway has been studied. The structure analysis was performed at several structural-scale levels (macro-, micro-, submicro- and nanoscale levels). It is shown that perlite colonies are bent at the macroscopic level, the presence of perlite colonies with destroyed cementite plates in steel was revealed at the microlevel, the phenomenon of fragmentation of ferrite plates of pearlite colonies was noted at the submicroscopic level, and fragmentation of cementite plates at the nanoscale level. Nanoscale (10 ‒ 15 nm) cementite particles are observed in the volume of ferrite plates, which should be attributed to tertiary cementite formed during the decomposition of a solid solution based on α-iron. They are located on the dislocation lines. It is noted that the dislocation substructure is observed only in ferrite plates. It is represented by chaotically distributed dislocations, dislocations forming clusters, and a mesh dislocation substructure. It is shown that the steel under study is characterized by the presence of internal stress fields having a purely elastic character. The sources of stress fields are intra- and interphase boundaries (boundaries between colonies of perlite and a certain set of plates within one colony, boundaries between plates of ferrite and cementite). The identified sources of internal stress fields will lead to the formation of microcracks, which in turn contribute to the premature destruction of the rail metal during operation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.