DOI: 10.52150/2522-9117-2024-38-656-671

Поворотня Ірина Романівна, к.т.н., н.с, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0001-5872-7403

Сафронова Олена Анатоліївна, м.н.с., аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-4032-4275. E-mail: safronovaaa77@gmail.com

Подольський Ростислав Вячеславович, Ph. D. (Tech.), н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-0288-0641. E-mail: rostislavpodolskij@gmail.com

Олійник Едуард Вадимович, аспірант, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, 49107, Україна. ORCID: 0000-0002-3366-3746. Email: ediknsk@gmail.com

ВПЛИВ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ НА ФАЗОВУ СТРУКТУРУ І ТВЕРДІСТЬ ВУГЛЕЦЕВОЇ СТАЛІ ДЛЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ ОСЕЙ ПІСЛЯ ДЕФОРМАЦІЇ ТА ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ

Анотація. Зважаючи на чималу кількість комплексних підходів із застосуванням інформаційних технологій до обґрунтування вибору вмісту хімічних елементів в сталі та закладених у них обмеженнях, запропоновано використання концепції спрямованого хімічного зв’язку, що забезпечує високу прогнозну точність та одержання необхідних її властивостей на затребуваному споживачем рівні. В роботі виконаний аналіз вимог нормативної документації щодо хімічного складу, а саме вмісту основних компонентів таких як вуглець, марганець і кремній, в сталі для залізничних осей марок EA1N, F і ОС. Були застосовані інформаційні технології з використанням концепції спрямованої міжатомної взаємодії, коли критерії є комплексними та характеризують весь склад одночасно, а також отримані лінійні закономірності впливу інтегрального показника хімічного складу на твердість. Метою дослідження є встановлення закономірностей впливу хімічного складу на формування і трансформацію фазової структури та твердості після деформації і термічної оброки вуглецевої сталі для залізничних осей. Об’єктом досліджень були лабораторні злитки вуглецевих сталей, які співставні за хімічним складом зі сталями для залізничних осей відповідно до державного, європейського та американського стандартів. Виготовлені з них зразки піддавалися гарячій пластичній деформації (ГПД) з наступною термічною обробкою (ГПД+ТО). Проведений мікроструктурний аналіз досліджуваних сталей. Виявлено закономірності впливу хімічного складу на співвідношення фаз та твердість досліджених сталей у різних станах: литому, після ГПД та ГПД+ТО з використанням концепції спрямованого хімічного зв’язку. Встановлено, що за інтегрального параметру зарядового стану (Z^Y) менше 1,20 е, тобто за певного хімічного складу в досліджуваному інтервалі значень, твердість сталі у стані після ГПД перевищує твердість такої сталі у стані після ГПД+ТО.

Ключові слова: залізничні осі, національний стандарт, хімічний склад, механічні властивості, мікроструктура.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-656-671

Посилання для цитування: Поворотня І. Р., Сафронова О. А., Подольський Р. В., Олійник Е. В. Вплив хімічного складу на фазову структуру і твердість вуглецевої сталі для залізничних осей після деформації та термічної обробки. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2024. Вип. 38. С. 656-671. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2024-38-656-671.

Перелік посилань

Novosad M., Fajkoš R., Řeha B., Řezníček R. Fatigue tests of railway axles. Procedia Engineering. 2010. Vol. 2(1). P. 2259-2268. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.242
AAR M-101-2017 (Асоціація американських залізниць). Осі з термообробленої та нетермообробленої вуглецевої сталі. Axles, carbon steel, heat-treated. Введ. 2017-02-01. 20 с.
IRS: R 16-95, IRS-R-16-95 (Індійський залізничний стандарт). Сталеві осі для пасажирських та вантажних вагонів. Steel axles for carriages and wagons. Введ. 2012-04-03. 23 с.
ДСТУ ГОСТ 31334-2007 (Міждержавний стандарт). Осі для рухомого складу залізниць колії 1520 мм. Технічні умови. Axles for rolling stock of 1520 mm gauge railways. Specification. Введ. 2008-07-01. 23 с.
ДСТУ ГОСТ 4728:2014 (ГОСТ 4728-2010, IDT) (Національний стандарт України). Заготівки осьові для залізничного рухомого складу. Технічні умови. Axle billets for railway rolling stock. Specifications. Введ. 2015-02-01. 18 с.
Керівний документ (КД) 32.144-2000. Контроль неруйнівний приймальний. Колеса цілокатані, бандажі та осі колісних пар рухомого складу. Технічні вимоги. Введ. 20081-01-10. 15 с.
ІСО 1005/3-1982 (Е) (Міжнародний стандарт). (ISO 1005-3:1982). Матеріали для рухомого залізничного складу. Частина 3. Осі для тягового та причіпного рухомого складу. Вимоги до якості. Railway rolling stock material. Part 3: Axles for tractive and trailing stock. Quality requirements. Введ. 1982-04-01. 10 с.
СТ РК ИСО 1005/9-2007 (Государственній стандарт Реуспублики Казахстан). Подвижной состав железных дорог часть 9: Оси для тяговых и прицепных вагонов. Требования к размерам / Railway rolling stock material. Part 9: Axles for tractive and trailing stock. Dimensional requirements. Введ. 2007-09-14. 33 c.
ІСО 5948:2018(E) (Міжнародний стандарт). Рухомий склад залізниць. Ультразвукові приймальні випробування / ISO: 5948:2018 (E) (International Standard). Railway rolling stock material. Ultrasonic acceptance testing. Введ. 2018-12-01. 11 с.
UIC 811-1(Е) (Міжнародний залізничний європейський союз). Технічні умови постачання осей для залізничного рухомого складу. Technical specification for the supply of axles for tractive and trailing stock. Введ. 1987-01-01. 50 с.
BS 5892-1:1992+A3:2009, BS 5892 (Британський стандарт). Частина 1. 1983. Матеріал для рухомого залізничного складу. Осі для тягового та рухомого складу. Railway rolling stock materials. Specification for axles for traction and trailing stock. Введ. 2009-11-30. 26 с.
TTS 093 (Турецький стандарт). Технічні умови на осі. 2012, 12 с.
PN71/K-91046 (Польська версія PN-K-91046:1971, замінений PN-K-91046:1993). Залізничний рухомий склад. Standard gauge rolling stock. Введ. 1993. 49 с.
UNI 6551-69 (Італійська версія UNI 6551:1969). Forged, special alloyed steel normalized axles for wheel sets of railway vehicles. Quality, requirements and tests. Ковані нормалізовані осі з легованої сталі для колісних пар залізничного транспорту. Якість, вимоги та випробування. Введ. 1969-10-31.
EN 13261:2020 + A1:2010 (Е) (Європейський стандарт. Англійська версія). Рейковий транспорт. Колісні пари та візки. Осі. Вимоги до виробу. Railway applications. Wheelsets and bogies. Axles. Product requirements. Введ. 2010-10-01. 55 с.
Togobitska D. and Belkova A. New approach to evaluating the thermodynamic consistency of melts in the “Metal-Slag” system based on interatomic interaction parameters. Lithuanian Journal of Physics. Vol. 64, No. 1. P. 58-71 (2024). https://doi.org/10.3952/physics.2024.64.1.6
Поворотня І. Р., Подольський Р. В., Сафронова О. А., Олійник Е.В. Аналіз впливу вмісту та співвідношення хімічних елементів на фазовий склад та твердість вуглецевих сталей різного складу. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2023. Вип. 37. С. 476-489. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-476-489