ДОСЛІДЖЕННЯ КІНЕТИКИ РОЗПАДУ АУСТЕНІТУ  ЗА БЕЗПЕРЕРВНОГО ОХОЛОДЖЕННЯ СТАЛІ  З 0,84 % С, 0,44 % Si, 0,95 % Mn, 0,01 % B, 0,0006 % Са  ДЛЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ РЕЙОК НОВОГО ПОКОЛІННЯ

О. І. БАБАЧЕНКО; Г. А КОНОНЕНКО; Р. В ПОДОЛЬСЬКИЙ

doi:10.30838/J.BPSACEA.2312.251022.7.885

Автор(и)

О. І. БАБАЧЕНКО Відділ проблем деформаційно-термічної обробки конструкційних сталей, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Україна
Г. А КОНОНЕНКО Відділ проблем деформаційно-термічної обробки конструкційних сталей, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Україна
Р. В ПОДОЛЬСЬКИЙ Кафедра термічної обробки металів, Національна металургійна академія України, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.251022.7.885

Ключові слова:

залізничні рейки; хімічний склад; міжпластинчаста відстань; кінетика розпаду аустеніту; фазові перетворення; твердість

Анотація

Мета роботи − дослідження кінетики розпаду переохолодженого аустеніту за безперервного охолодження сталі з 0,84 % С, 0,44 % Si, 0,95 % Mn, 0,01 % B, 0,0006 % Са для залізничних рейок нового покоління з підвищеними експлуатаційними властивостями для розроблення параметрів диференційованого охолодження. Методика. Дослідження кінетики розпаду аустеніту проводилось із застосуванням диференціально-термічного аналізу. Охолоджували зразки з різними швидкостями, контроль температури виконували із застосуванням хромель-алюмінієвих термопар, установлених по центру зразка. Мікроструктурну досліджували із застосуванням оптичного (AxioVert 200M mat) та електронного (РЕМ-106) мікроскопів. Міжпластинчасту відстань у перліті визначали лінійним методом, січні розташовувалися перпендикулярно пакетам пластин. Твердість за Віккерсом − при навантаженні 10 кг. Кількість структурних компонентів визначали на мікроструктурних зображеннях із застосуванням програмного комплексу imageJ. Результати. Аналіз ТКД показав, що за швидкостей охолодження 0,06...5,96 °С/с структура досліджуваної сталі складається в основному з перліту. У міру збільшення швидкості охолодження змінюється морфологія та збільшується дисперсність перліту: від середнього перліту до сорбітоподібного. Слід зазначити, що при діапазоні швидкості охолодження 0,06…0,07 °С/с утворюється цементит третинний. З діаграми видно, що за швидкості охолодження 5,96 °С/с твердість становить 468 НV (432 НВ), а структура не містить бейніту. За швидкості охолодження 1,47 °С/с твердість становить 356 НV (345 НВ). Це трохи нижче мінімально допустимого значення за EN 13674-1:2011 до залізничних рейок категорії R400HT (370НВ), але методом інтерполяції можна визначити, що швидкість охолодження повинна бути не менше 2,5 °C/с для досягнення твердості щонайменше 393 HV (370 НВ). Тобто за охолодження поверхні кочення рейки зі швидкістю 5,96 °С/с, центральних об'ємів головки рейки зі швидкістю не менше 2,5 °С/с можуть бути виготовлені високоміцні рейки категорій : вища (за ДСТУ 4344:2004) та R400HT (за EN 13674-1:2011) зі сталі з 0,84 % С, 0,44 % Si, 0,95 % Mn, 0,01 % B, 0,0006 % Са. Наукова новизна. Побудовано термокінетичну діаграму розпаду аустеніту сталі з 0,84 % С, 0,44 % Si, 0,95 % Mn, 0,01 % B, 0,0006 % Са. Практична значимість. Установлено, що із застосуванням дослідної сталі з 0,84 % С, 0,44 % Si, 0,95 % Mn, 0,01 % B, 0,0006 % Са можливо досягти твердості вище 400НВ без утворення голчастих структур проміжного перетворення, тому рекомендовано названий хімічний склад для виготовлення високоміцних рейок категорії R400НТ за EN 13674-1- 2011.

Посилання

H. de Boer et al. Naturally Hard Bainitic Rails with High Tensile Strength. Stahl und Eisen. Vol. 115, no. 2, 1995, pp. 93−98.

Jin N. Mechanical Properties and Wear Performance of Bainitic Steels. Ph.D. Thesis. Oregon Graduate Institute. Portland. OR. 1995.

Jin N. and Clayton P. Effect of Microstructure on Rolling / Sliding Wear of Low Carbon Bainitic Steels. Wear. Vol. 202, 1997, pp. 202−207.

Babachenko O. І., Kononenko G. A. and Hulіn A. M. Doslіdzhennja kіnetiki rozpadu austenіtu pri bezperervnomu oholodzhennі stalі K76F dlja rejok zvichajnih dlja zalіznic' shirokoї kolії [Study of the kinetics of austenite decay during continuous cooling of K76F steel for common rails for broad-gauge railways]. Fundamental'nі ta prikladnі problemi chornoї metalurgії : zb. nauk. pr. [Fundamental and Applied Problems of Ferrous Metallurgy : coll. of sc. papers]. Dnipro : ІChM NANU Publ., 2018, vol. 32, pp. 317−327. (in Ukrainian).

Babachenko O.І., Kononenko G.A. and Podol's'kij R.V. Іmіtacіjne modeljuvannja zmіni teplovogopolja zalіznichnoї rejki pіd chasdiferencіjnoї termіchnoї obrobki [Simulation modeling of changes in the thermal field of a railway rail during differential heat treatment]. Komp'juterne modeljuvannja ta optimіzacіja skladnih sistem : materіali VI mіzhnarodnoї naukovo-tehnіchnoї konferencії [Computer Modeling and Optimization of Complex Systems: mater. VI International science and technology conf.]. 2020, pp. 17−18. (in Ukrainian).

Babachenko О., Kononenko G. and Podolskyi Р. Development of a model for calculating changes in K76F rail steel temperature to determine the heat treatment parameters. Science and Innovation. 2021, no. 17 (4), pp. 25–32. URL: https://doi.org/10.15407/scine17.04.025

Babachenko О.І., Коnonenko H.А., Podolskyi R.V. and Safronova O.A. Steel for Railroad Rails with Improved Operating Properties. Mater Sci. 2021, vol. 56, pp. 814–819. URL: https://doi.org/10.1007/s11003-021-00499-1