DISTRIBUTION OF STRUCTURE-PHASE STATES ALONG THE RAIL HEAD CROSS-SECTION DURING THEIR LONG-TERM PERFORMANCE
Abstract
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.
About the Authors
V.E. Kormyshev
Siberian State Industrial University
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Yuriev
OJSC “EVRAZ – Consolidated West Siberian Metallurgical Plant”
Yu.A. Rubannikova
Siberian State Industrial University
K.V. Aksenova
Siberian State Industrial University
References
1. 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.
2. 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.
3. Градиентные структуры в перлитной стали / Э.В. Козлов, В.Е. Громов, В.В. Коваленко и др. – Новокузнецк: ИЦ СибГИУ, 2004. – 224 с.
4. Глезер А.М. О природе сверхвысокой пластической (мегапластической) деформации // Известия РАН. Серия физическая. 2007. Т. 7. № 12. С. 1767 – 1776.
5. Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Yuriev A.B., Morozov K.V. Microstructure of quenched rails. – Cambridge: CISP Ltd, 2016. – 153 p.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. Egerton F.R. Physical Principles of Electron Microscopy. – Basel: Springer International Publishing, 2016. – 196 p.
20. Kumar C.S.S.R. Transmission Electron Mi-croscopy. Characterization of Nano-materials. – New York: Springer, 2014. – 717 p.
21. Carter C.B., Williams D.B. Transmission Electron Microscopy. – Berlin: Springer International Publishing, 2016. – 518 p.
22. Hirsch P., Hovy A., Nickolson R. et al. Elec-tron microscopy of fine crystals. – M.: Mir, 1968. – 574 p.
Review
For citations:
Kormyshev V., Yuriev A.A., Rubannikova Yu., Aksenova K. DISTRIBUTION OF STRUCTURE-PHASE STATES ALONG THE RAIL HEAD CROSS-SECTION DURING THEIR LONG-TERM PERFORMANCE. Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2020;(4):20-24. (In Russ.)
Views:
6
Email this article 