Page 5 - Міністерство освіти і науки України
P. 5

3

          тріщиностійкості високоміцних залізничних коліс після ремонтної наплавки;
                - розробити  відомчий  нормативний  документ  стосовно  додаткових  вимог  до
          сталей суцільнокатаних високоміцних залізничних коліс.
               Об’єкт досліджень – сталі для високоміцних залізничних коліс.
               Предмет  досліджень  –  закономірності  зміни  ресурсних  механічних
          характеристик        (міцності,      твердості,      тріщиностійкості,        зносостійкості)        і
          мікромеханізмів руйнування сталей високоміцних залізничних коліс залежно від їх
          хімічного  складу         і    структурно-фазового         стану      з   урахуванням        впливу

          експлуатаційних чинників.
               Методи досліджень. У роботі використані оптична та сканувальна електронна
          мікроскопія, мікрофрактографічний аналіз, механічні випробування при статичних і
          циклічних  навантаженнях  на  міцність,  пластичність  і  тріщиностійкість,
          рентгенофазовий  аналіз,  визначення  локальних  напружень  та  деформацій,
          оцінювання зносостійкості та опору пошкоджуваності, профілометрія.

               Наукова новизна отриманих результатів.
               1.       Запропоновано  нову  концепцію  створення  високоміцних  колісних
          сталей,  яка  базується  на  діаграмах  конструкційної  міцності  і  експлуатаційної
          надійності  з  урахуванням  механізмів  руйнування  за  нормального  відриву  і
          поперечного  зсуву  та  передбачає  забезпечення  оптимального  поєднання  їх
          характеристик  опору  зношуванню  і  контактно-втомній  пошкодженості  за  умови
          зниженого вмісту вуглецю в сталі.
               2.       Вперше констатовано, що схильність до утворення повзунів на поверхні
                                                                                                            0
          кочення  коліс  підвищується  з  ростом  високотемпературної  (вище  500 С)
          пластичності  (відносного  видовження)  сталей.  Показано,  що  підвищений  опір
          формуванню  повзунів  спричиняє  твердорозчинне  (кремнієм  і  марганцем)  та
          дисперсійне (ванадієм і азотом) зміцнення колісних сталей.
               3. Встановлено, що за впливу термосилових чинників  в зоні контакту під час
          гальмування,  коли  перлітна  структура  трансформується  в  мартенситну,  вихідні

          стискальні залишкові напруження ІІ роду змінюються на розтягальні тим сильніше,
          що вищі вміст вуглецю в сталі та швидкість її охолодження. В сталі з підвищеним
          (0,65-0,70%)  вмістом  вуглецю  ці  процеси  зумовлюють  інтенсивнішу  реалізацію
          низькоенергоємного відкольного міжзеренного механізму руйнування за циклічного
          навантаження і зниження характеристик циклічної тріщиностійкості: порогу втоми
          K  у 2,4 рази; циклічної в’язкості руйнування K  в 1,7 рази.
                                                                      fc
             th
               4. Вперше показано, що за контактної втоми пари колесо-рейка пошкоджуваність
          поверхні  кочення  модельних  коліс  зростає  з  підвищенням  міцності  (твердості),  що
          зумовлено  високим  вмістом  вуглецю  в  колісній  сталі.  При  цьому  пошкодженість
          однозначно  корелює  з  циклічною  в’язкістю  руйнування  колісної  сталі  за
          нормального  відриву  (ΔK )  та  поперечного  зсуву  (ΔK                ІІ fc ).  Їх  можна  вважати
                                          І fc
          визначальним параметром цього процесу пошкоджуваності, на відміну від порогів
          втоми ΔK  і ΔK     ІI th .
                     І th
               5.  Вперше  встановлено,  що  оптимальне  поєднання  міцності  і  циклічної
          тріщиностійкості  дисперсійно  зміцненої  колісної  сталі  забезпечується  за  вмісту
                                        4
          ванадію та азоту [V‧N]‧10  = 22% та температури аустенізації 950ºС і відпуску 550ºС,
   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10