Проведена сопоставительная оценка требований уровня ударной вязкости или работы удара по различным международным и отечественным стандартам и показано, что в действующем отечественном ГОСТ 10791 они существенно выше. Существующая в настоящее время технология производства цельнокатаных колес позволяет обеспечить не только действующие, но и новые требования проектов стандартов на колеса к величине ударной вязкости (работы удара) для металла обода и диска на образцах с тупым и острым надрезами при положительной и отрицательной температурах.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.710.622 + О22-046.510.2-021.1

Рубрики:

Міцність сталі для залізничного машинобудування

Рухомий склад залізниць

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проанализированы требования отечественных стандартов к химическому составу и механическим свойствам колесной и бандажной сталей. Предложен опытный химический состав микролегированной стали для производства локомотивных бандажей повышенной твердости и износостойкости. Проведены исследования микроструктуры и механических свойств опытных и серийных изделий. По результатам исследований установлено, что опытные локомотивные бандажи обладают повышенными прочностными свойствами и твердостью по сравнению с серийными, что обеспечит их высокую износостойкость и долговечность на железной дороге.

Індекс рубрикатора НБУВ: О22-082.1/9 + К222.234.710.62

Рубрики:

Рухомий склад залізниць

Механічні властивості сталі для залізничного машинобудування

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

  Скачати повний текст

Оценено механическое состояние материала нового рельса и рельса после длительной эксплуатации на основании полученных данных о распределении твердости по сечению рельса и рассеянии ее характеристик.

Проведена аналитическая оценка влияния структурных факторов колесно-бандажных углеродистых и микролегированных ванадием сталей на их конструкционную прочность по уравнению Холла-Петча с учетом упрочнения за счет выделения дисперсных частиц и повышения плотности дислокаций при прочности стали, определяемой дисперсностью и размером зерна перлита.

Розроблено та впроваджено в дослідну експлуатацію тензометричний нуль-індикаторний метод виявлення втомних тріщин у тяжкодоступних для візуального контролю місцях рам візків залізничних електровозів. Установлено, що чутливість методу збільшується після високочастотної механічної проковки зварних стикових з'єднань маловуглецевої сталі Ст. 3сп. Метод дозволяє виявляти зародження втомних тріщин у підповерхневих шарах сталі.

Исследована контактно-усталостная прочность бандажной стали с различной твердостью и структурным состоянием. Установлено, что повышение твердости стали от 275 до 350 НВ и изменение структуры от феррито-перлитного состояния до высокодисперсного перлита с игольчатым ферритом и бейнита приводит к повышению стойкости к образованию контактно-усталостных выкрашиваний более чем на 100 %. На основании проведенных рентгеноструктурных исследований определен механизм образования дефектов на поверхности бандажей.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.710.62

Рубрики:

Механічні властивості сталі для залізничного машинобудування

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено результати досліджень щодо встановлення критерію граничного стану рейкової сталі, що враховує фактори, які діють на рейкові колії електрифікованих ділянок залізниці. Одержано експериментальні залежності механічних характеристик рейкової сталі від температури без та за дії імпульсів електричного струму за різних режимів. Встановлено умови, за яких дія імпульсів електричного струму та знижених температур призводить до найбільш суттєвого зниження міцності матеріалу рейок. Досліджено структуру перлітної сталі у вихідному стані і за дії імпульсів електричного струму. Встановлено, що за дії струму карбідні складові витісняються до меж зерен, внаслідок чого створюються зони фериту низької міцності й високої пластичності. Обгрунтовано підхід до визначення граничного стану матеріалу рейок за дії імпульсів електричного струму. На основі експериментально одержаної залежності характеристик міцності матеріалу від кількості циклів попереднього навантаження визначено граничну кількість циклів попереднього навантаження, за досягнення якої значення характеристик міцності зменшуються до мінімально припустимого рівня, регламентованого нормативними документами.

На основании средней усталостной долговечности образцов осевой стали LZ50, не подвергавшихся поверхностной обкатке роликами, определены 5 модельных межремонтных циклов. Соответственно 5 групп образцов были обточены и обкатаны роликами при вышеуказанных межремонтных циклах и подвергнуты испытанию на усталость по методу реплик. Результаты показали, что скорость роста трещин гораздо ниже таковой до обкатки роликами при заданном преобладающем размере коротких трещин. Эффективная плотность коротких трещин для всех образцов значительно уменьшается после обработки. Однако если поверхностную обработку вовремя не выполняют, наибольшая эффективная плотность коротких трещин для 5-ти исследуемых групп образцов непрерывно возрастает, тогда как средняя усталостная долговечность постепенно снижается. Приведена функция, описывающая эффект межремонтных циклов, для уточнения предложенной ранее модели роста коротких трещин. Уточненная модель может учитывать существенное влияние межремонтного цикла на рост коротких трещин и прогнозировать характер их роста при различных межремонтных циклах на основании полученных результатов испытаний осевой стали LZ50.

Встановлено закономірності зміни структурного стану, механічних властивостей сталей залізничних коліс, локомотивних бандажів та вісей колісних пар залежно від умов експлуатації та технології виготовлення. Досліджено хімічні, механічні властивості вуглецевих сталей для виготовлення коліс, бандажів та вісей. Базуючись на методи та методики, стало можливим оцінити зміну внутрішньої будови сталей залізничних коліс, бандажів та вісей в залежності від ступеня зовнішніх впливань, які можуть сприяти зародженню ушкоджень. Визначено, що мікротріщина, яка зароджена на міжфазній межі неметалеве включення-феритна складова структури вуглецевої сталі, розповсюджується у напряму локально зниженого опору металу. Підвищення локалізації пластичної течії вуглецевої сталі під час збільшення розміру зерна фериту являє собою один із чинників, який знижує межу міцності за втомі. Проаналіовано зміни внутрішньої будови вуглецевих сталей з урахуванням ступеня розігріву від поверхні кочення показало, що пропорційно градієнту температур виникають внутрішні напруження, які в місцях з низьким опором металу приводять до формування зародків руйнування. Враховуючи, що протікання втомних явищ в металі обумовлене незворотними структурними змінами, такими як поступове накопичення дефектів кристалічної будови, можливість зниження їх приросту дозволить підвищити ресурс роботи елементів рухомого складу.

Исследовано влияние коррозионных повреждений на механические свойства колесной стали и железнодорожных колес.

С помощью методов оптической, сканирующей, просвечивающей электронной дифракционной микроскопии и измерения микротвердости и трибологических параметров установлены закономерности изменения структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры поверхностных слоев рельсов до 10 мм по центральной оси и выкружке после длительной эксплуатации (пропущенный тоннаж - 500 и 1 000 млн т брутто). Показано, что скорость износа по центральной оси увеличивается в 3 и 3,4 раза при пропущенном тоннаже в 500 и 1 000 млн т соответственно, а коэффициент трения снижается в 1,4 и 1,1 раза. По характеру излома и уровню дефектности выделены и проанализированы три слоя: поверхностный, переходный и основной объем металла. После 500 млн т пропущенного тоннажа пластины цементита полностью разрушаются и формируются частицы цементита округлой формы размерами 10 - 50 нм. После 1000 млн т отмечено протекание начальной стадии динамической рекристаллизации. Обсуждены возможные причины наблюдаемых закономерностей. Отмечено, что при эксплуатации рельсов возможно протекание двух конкурирующих процессов: процесса разрезания частиц цементита с последующим выносом их в объем ферритных зерен или пластин (в структуре перлита), процесса разрезания, последующего растворения частиц цементита, перехода атомов C на дислокации (атмосферы Коттрелла), переноса атомов C дислокациями в объем зерен (или пластин) феррита с последующим формированием наноразмерных частиц цементита. Деформационное преобразование стали приводит к увеличению скалярной и избыточной плотности дислокаций, величины кривизны-кручения кристаллической решетки и амплитуды внутренних полей напряжений. Выявлены элементы структуры, способные быть концентраторами напряжений. Выполнен количественный анализ механизмов упрочнения рельсов на различном расстоянии от поверхности катания по центральной оси и по выкружке после длительной эксплуатации. Показано, что упрочнение носит многофакторный характер и обусловлено: субструктурным упрочнением, вызванным формированием наноразмерных фрагментов; дисперсионным упрочнением частицами карбидной фазы; упрочнением, обусловленным формированием на дислокациях атмосфер Коттрелла и Сузуки; внутренними полями напряжений, формирующимися внутри- и межфазными границами.

За допомогою методів металографічного та фрактографічного аналізу досліджено вплив якості литого металу на причини руйнування візка залізничного вагону за умов експлуатації високих динамічних і циклічних навантажень. В результаті дослідження поверхні руйнування бокової рами візка вантажного вагона зі сталі 20ГЛ виявлено елементи, що вказують на одночасну присутність втомного і статичного руйнування. Осередком зародження тріщини втоми був поверхневий дефект ливарного походження типу засору. В окремих елементах бокової рами виявлено об'єми з зосередженим розташуванням газових порожнин і неметатевих включень різної природи походження. В результаті просування тріщини втоми відбувалося безперервне зниження конструктивної міцності бокової рами, а зустріч її з об'ємами металу з підвищеною концентрацією газових порожнин і неметалевих включень прискорила перехід у фазу статичного руйнування. Підвищення експлуатаційної надійності бокової рами можливе за рахунок вдосконалення ливарної технології її виготовлення та внесення змін у нормативну документацію щодо обмеження вмісту неметалевих включень і пор у металі.

За допомогою методів металографічного та фрактографічного аналізу досліджено вплив якості литого металу на причини руйнування візка залізничного вагону за умов експлуатації високих динамічних і циклічних навантажень. В результаті дослідження поверхні руйнування бокової рами візка вантажного вагона зі сталі 20ГЛ виявлено елементи, що вказують на одночасну присутність втомного і статичного руйнування. Осередком зародження тріщини втоми був поверхневий дефект ливарного походження типу засору. В окремих елементах бокової рами виявлено об'єми з зосередженим розташуванням газових порожнин і неметатевих включень різної природи походження. В результаті просування тріщини втоми відбувалося безперервне зниження конструктивної міцності бокової рами, а зустріч її з об'ємами металу з підвищеною концентрацією газових порожнин і неметалевих включень прискорила перехід у фазу статичного руйнування. Підвищення експлуатаційної надійності бокової рами можливе за рахунок вдосконалення ливарної технології її виготовлення та внесення змін у нормативну документацію щодо обмеження вмісту неметалевих включень і пор у металі.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.234.710.622 + О22-046.510.2

Рубрики:

Міцність сталі для залізничного машинобудування

Рухомий склад залізниць

Шифр НБУВ: ВС70607 Пошук видання у каталогах НБУВ