Page 16 - Міністерство освіти і науки України

14

тріщиноутворення в зоні контакту колесо-рейка, зумовлена мартенситним
перетворенням і розтягальними залишковими напруженнями, дію яких можна
моделювати високою асиметрією (R=0,5) циклу навантаження. При цьому
мікромеханізм росту втомної тріщини змінюється від череззеренного до
низькоенергоємного міжзеренного.
Отже, механічна поведінка сталей за впливу експлуатаційних чинників
залежить від вмісту вуглецю. Отримані результати обґрунтовують необхідність
зміни концепції вибору (розроблення) сталей для підвищення довговічності
високоміцних залізничних коліс, який повинен здійснюватися як за критерієм
зношування (що визначає міцність і твердість сталей), так і за критерієм
вищерблювання поверхні кочення (що визначає циклічна тріщиностійкість сталей).

Підвищений (до 0,7%) вміст вуглецю в сталі марки Т, зумовлюючи ріст
зносотривкості (твердості), спричиняє її схильність до мартенситного перетворення,
збільшення залишкових напружень другого роду і, як результат, падіння циклічної
тріщиностійкості.
Виявлено, що за умов кочення без проковзування кількість вищербин, які
утворюються шляхом розшарування на поверхні модельних коліс зі сталі марки Т є
меншою порівняно з колесами зі сталі марки 2, а шляхом пітингоутворення –
2
навпаки. Зокрема, кількість вищербин середньою площею 0,075 мм становить 72 %
від усієї кількості вищербин на поверхні кочення модельного зразка зі сталі марки Т,
тоді як для сталі марки 2 цей показник становить 58 % і характерний ширший
діапазон розмірів вищербин, зі зміщенням його в сторону дефектів більших розмірів
(рис. 8). Досліджуючи профілі вищербин встановлено, що глибина вищербин (рис.
9a, б) залежить від властивостей сталей. У колесі з марки сталі Т вона більша:

Рис. 8. Розподіл кількості
вищербин (розшарувань)
на поверхні кочення
модельних коліс зі сталей
марок Т і 2 залежно від
розмірів дефектів (за
площею S ).

10…11 проти 7…8 мкм у колесі зі сталі марки 2. Запропоновано схеми утворення
вищербин, коли кінетику цього процесу визначає тривалість (N) різних стадій
пітингоутворення та відшарування (рис. 9в, г) внаслідок зародження і росту втомних
тріщин. Втомна тріщина може зароджуватися як з поверхні кочення (рис. 9в), так і в
підповерхневих шарах (рис. 9г). Її ріст відбувається почергово за різної комбінації

процесів нормального відриву (що контролює розмах K ) та поперечного зсуву
I
(K ). Тріщина, що утворилася на поверхні кочення, росте вглиб під певним кутом
II
за одночасної дії розмахів K і K . Зі зростанням її довжини змінюється механізм
II
I