володіти високою твердістю, зносостійкістю і в'язкістю). Якість рейкової сталі визначається хімічним складом, мікро і макро структурою.
Зі збільшенням вмісту в сталі вуглецю підвищується її твердість. Марганець підвищує твердість, зносостійкість і в'язкість рейкової сталі, а кремній - твердість і зносостійкість. Частка вуглецю в рейкової сталі у рейок Р50 і Р65 (Р75) збільшено з 0,69-0,8 до 0,71-0,82% при марці сталі М74 і М76 відповідно.
Крім того, зараз застосовують об'ємну загартування рейок. Загартована сталь рейок має тетрагональную решітку, тобто структуру мартенситу, для якої характерні локальні перенапруження в металі. Атоми кристалічної решітки відсунуті один від одного більш ніж на звичайне відстань. Зовнішня сила ускладнює їх відновлення і сприяє накопиченню розірваних зв'язків.
Об'емнозакаленние рейки підвищеної погонной маси були введені в експлуатацію для зниження контактно-втомних пошкоджень. Однак це не привело до належним результатами, скоріше навпаки.
Так для рейок Р50 частка контактно-втомних пошкоджень становить 40%, а для Р65 - вже 50% Р - 70%. Крім того, майданчик контакту бандажа з рейкою змістилася в зону робочої викружки рейок, при цьому утворюється накопичений шар товщиною 5-10 мм.
Цьому сприяє введений в ГОСТ 8161-85 новий профіль головки рейок зі збільшеним до 15 мм радіусом викружки, що викликає примусовий двоточковий контакт колеса і рейки в стадії його підробітки. У результаті практично всі колеса рухомого складу стали взаємодіяти з рейками за схемою двухточечного контакту, що є обов'язковою умовою зносу гребенів і бічного зносу рейок.
Що, об'емнозакаленние рейки Р65 і Р75 гірше? Однозначно на це питання відповісти не можна. Справа в тому, що твердість поверхонь тертя бандажа і рейки до кінця підробітки стабілізується незалежно від їх початкового стану. За цей час відбувається передеформірованіе поверхні і зміна її фізико-механічних властивостей.
Процес усталеного зношування полягає в безперервному деформуванні, руйнуванні та відтворенні на окремих ділянках поверхневого шару зі стабільними властивостями. Знос бандажа і рейки істотно змінює властивості сполучення.
У процесі експлуатації робочий шар металу поверхні кочення коліс зазнає істотні зміни. У всіх коліс він значною мірою наклепанной. Якщо твердість поверхні катання нового бандажа становить 248-285 одиниць по Брінеллю (НВ), то наклепаного досягає 600 одиниць НВ. При цьому відбувається зміна твердості уздовж профілю поверхні катання і вглиб колеса від максимального значення до твердості вихідного матеріалу.
Важливим фактором зміцнення (наклепу) є роздроблення зерна на фрагменти, значно раз орієнтовані один від одного. Разом з тим, існує межа пластичної деформації, коли вичерпується можливість зміцнення (наклепу) і настає разупрочнение (пере наклеп), пов'язане з руйнуванням металу колеса.
Зі збільшенням ступеня пластичної деформації змінюються його фізичні і механічні властивості. Усі механічні характеристики, які визначають пластичність, зі збільшенням ступеня деформації знижуються, а характеристики, що визначають опір деформуванню (межа пружності, міцності, плинності і твердість), підвищуються. Наклеп призводить до зміцнення металу, якщо ступінь деформації не перевершила так званий поріг зміцнення, при якому настає разупрочнение металу, поява тріщин, відшаровування металу. Перенаклеп - явище необоротне, ніяка термічна обробка не дозволяє ліквідувати утворилися в наклепанной металі дефекти.
Для того щоб бандажі колісних пар локомотивів не наражалися руйнуванню під впливом ударно-змінного навантаження, їх матеріал повинен бути досить в'язким. Але так як передача тиску від коліс на рейки відбувається по невеликих майданчикам, необхідно щоб метал (особливо верхніх шарів поверхні катання рейок і гребеня) володів достатнім опором смятию, зносу, контактно-втомним пошкоджень, тобто був би достатньо твердим, але не тендітним. Твердість бандажа не повинна викликати труднощів при періодичних обточування для відновлення заданого профілю.
Яке ж має бути співвідношення твердостей бандажа колісної пари локомотива і рейки? Щорічно з шляху передчасно вилучається близько 100 тис. Рейок через дефектів контактно-втомного походження. Річні втрати на їх заміну складають десятки мільйонів рублів, а передчасний знос колісних пар призводить до нерентабельному витрачанню державних коштів.
Зараз вітчизняною промисловістю випускаються бандажі колісних пар семи марок. Твердість бандажа марки 1 залишає 248 НВ; марки 2-269 НВ; бандажа з підвищеною твердістю зі сталі з ванадієм (марки 3) по поверхні катання - 275 НВ, а твердість гребеня - 285 НВ; марки 4 з використанням сталі з ванадієм 0,...
