Вплив гальмування на мікроструктуру і механічну поведінку сталей залізничних коліс

Abstract

Досліджено зміну мікроструктури, мікромеханізму руйнування та характеристик циклічної тріщиностійкості сталей високо- (типу КП-Т) та середньоміцних (типу КП-2) залізничних коліс за умов, що моделюють гальмування пари колесорейка. Показано, що в зоні контакту їх вихідна перлітна структура трансформується в мартенситну, а вихідні стискальні залишкові напруження ІІ роду змінюються на розтягальні тим сильніше, що вищі вміст вуглецю в сталі та швидкість її охолодження. Ці процеси зумовлюють реалізацію низькоенергоємного відкольного міжзеренного механізму руйнування сталей за циклічного навантаження і значне (∼ у 2 рази) зниження їх циклічної в’язкості руйнування ΔKfc.

Исследовано изменение микроструктуры, микромеханизма разрушения и характеристик циклической трещиностойкости сталей высоко- (типа КП-Т) и среднепрочных (типа КП-2) железнодорожных колес в условиях, моделирующих торможение пары колесо–рельс. В зоне контакта их исходная перлитная структура трансформуется в мартенситную, а исходные сжимающие остаточные напряжения ІІ рода изменяются на растягивающие тем сильнее, чем выше содержание углерода в стали и скорость ее охлаждения.Эти процессы обусловливают реализацию низкоэнергоемкого скольного межзеренного механизма разрушения сталей при циклическом нагружении и значительное (∼ в 2 раза) снижение их циклической вязкости разрушения ΔKfc.

The changes of microstructure, fracture micromechanism and fatigue crack growth resistance characteristics of high-strength (type КП-Т) and medium-strength (type КП-2) railway wheel steels in the conditions modelling the wheel braking by rail are investigated. In the contact area the transformation of the steels initial pearlitic structure into the martensitic one occurs. The initial compressive residual stresses II become tensile more intensive the higher is the carbon content in steel and the cooling rate. These processes lead to intergranular cleavage fracture mechanism of steels under cyclic loading and to significant decrease (by two times) of their fatigue fracture toughness (ΔKfc).