Бабаченко Олександр Іванович, д.т.н., с.н.с., директор, Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail: a_babachenko@i.ua; ORCID 0000-0003-4710-0343
Подольський Ростислав В’ячеславович, інженер, Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107;ORSID 0000-0002-0288-0641
Кононенко Ганна Андріївна, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; e-mail: perlit@ua.fm, ORSID 0000-0001-7446-4105
Сафронова Олена Олександровна, інженер, Інститут чорної металургії ім.З.І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107; ORSID 0000-0002-4032-4275

Порівняльний аналіз способів термічної обробки залізничних
рейок та визначенням подальших напрямків підвищення їх експлуатаційної надійності

Анотація. Виконано аналіз нормативно-технічної документації, встановлені характеристики, що впливають на зносостійкість залізничних рейок, розглянуті різні режими термічної обробки. Приведені результати заміру твердості гарячекатаної повнопрофільної рейки, зі сталі, яка класифікується як сталь марки К76Ф відповідно до нормативно-технічної документації. Показники твердості даної рейки відповідають класу міцності R260 або НТ260 згідно EN 13674:1-2011 та ГОСТ
Р 51685-2013 відповідно, тобто з нелегованої сталі без термічного зміцнення, що призначена для виробництва стрілочних переводів та метрополітену. На підставі порівняльного аналізу різних способів та режимів обробок залізничних рейок, встановлені подальші напрямки підвищення експлуатаційної надійності за допомогою відпрацювання способів нагріву, охолодження. Проведено дослідження мікроструктури дослідної сталі РСТ після пічного нагріву з охолодженням в різних охолоджуючих середовищах: спокійне повітря (20 С/сек), вентилятор (3,40 С/сек), компресор (5,10 С/сек), вода при температурі 800С (750 С/сек). Встановлено, що при охолодженні зі швидкістю 5,10 С/с отримаємо рівномірну структуру високодисперсного перліту з твердістю на рівні вимог закордонних стандартів. На підставі технічних джерел та фактичних даних встановлено, що об’ємний нагрів з наступним зануренням досліджуваних зразків зі сталі РСТ в середовище з контрольованою швидкістю охолодження ≈6,00 С/с сприяє проходженню зони перетворення аустеніту в перліт alfa→γ з отриманням структури перліту, а також досягненням твердості 415НВ на глибині 20 мм. Показано, що використання пічного нагріву приводить до проходження повного дифузійного процесу, при якому проходить вирівнювання концентрації вуглецю та інших легуючих елементів по всьому об’єму досліджуваних зразків. Показані можливі напрямки підвищення механічних властивостей рейок для отримання рівномірної структури по всьому перетину головки рейки та отримання твердості, що регламентують зарубіжні стандарти.
Ключові слова: залізнична рейка, термічна обробка, швидкість охолодження, твердість, мікроструктура

Бібліографічний список
1. Качество термически упрочнённых рельсов и подкладок. Исследования. Теория. Оборудование. Технология. Эксплуатация.: Монография. / Т.С. Скобло, В.Е. Сапожков, Н.М. Александрова, А.И. Сидашенко. Под ред. проф. Т.С. Скобло – Х.: ТОВ «Щедра садиба плюс» 2014. – 577с.
2. Рожков И. В. Получение жидкого водорода / И. В. Рожков, О. А. Алмазов, А. А. Ильинский. – Москва: “Химия”, 1967. – 199 с. – (Московская типография №21). – (УДК 661.96-404).
3. Скобло Т. С. Особенности технологии закалки железнодорожных рельсов с индукционного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) [Електронний ресурс] / Т. С. Скобло, В. Е. Сапожков – Режим доступу до ресурсу: http://www.rusnauka.com/9_KPSN_2011/Tecnic/8_83956.doc.htm.
4. Спектор О. Ш. Кислородно-флюсовая резка нержавеющих сталей / О. Ш. Спектор. – Москва: МАШГИЗ, 1962. – (Государственное научнотехническое издательство машиностроительной литературы).
5. Технология термической обработки рельсов для работы в особо тяжелых условиях эксплуатации/ Д.К. Нестеров, В.Е. Сапожков, Н.Ф. Левченко и др. // Сталь, 1989, № 7, С. 79-82.
6. Кидин И.Н. Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов. / И.Н. Кидин. – М.: Металлургия, 1969. – 375 с.
7. Сферидизация карбидной фазы в заэвтектоидной стали и её влияние на свойства рельсов / Д.В. Сталинский, А.С. Рудюк, В.Е. Сапожков и др.// Металлургическая и горнорудная промышленность, Днепропетровск, 2007, № 2, С. 48-54.
8. Разработка и промышленное использование режима нагрева ТВЧ для термообработки рельсов из заэвтектоидной стали/ Д.К. Нестеров, Н.Ф. Левченко, В.Е. Сапожков и др.// МиТом, 1991, № 11, С. 6-8.
9. Сталинский Д.В. Мировой опыт термоупрочнения рельсов с прокатного нагрева или с использованием части тепла / Д.В Сталинский., Д.К. Нестеров, В.Е. Сапожков // Металлургическая и горнорудная промышленность.- Днепропетровск, 2006. – № 5. – С. 59- 63.
10. Дегтярев С.И. Исследование и разработка технологии поверхностной индукционной закалки железнодорожных рельсов из низколегированной стали / С.И. Дегтярев, Т.С. Скобло, В.Е. Сапожков // МиТОМ. – 1998, № 12. – С. 7-10.
11. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия (EN 13674- 1:2011, NEQ): ГОСТ Р 51685–2013. -[Дата введения 2014-07-01]. – М.: Стандартинформ, 2014. – 96 с. – (Национальный стандарт Российской Федерации).
12. Совершенствование промышленной технологии термической обработки рельсов с нагрева ТВЧ / Д.К. Нестеров, В.Е. Сапожков, Н.Ф.Левченко и др. // Сб. науч. тр.: «Технология производства железнодорожных рельсов и колес». – Харьков: УкрНИИМЕТ, 1996. -С. 61-70.