ин, тріщин і подальшого їх розвитку та поширенню.
Повзуни і мартенсит в зонах теплового впливу виникають в результаті боксованія і прослизання колісних пар. У цих зонах при зазначених явищах температура часто перевищують, що викликає аустенітні перетворення в колісній сталі з утворенням відносно м'якою високотемпературної фази, яка не здатна витримувати високі експлуатаційні навантаження, а потім і плазунів. Повзуни, якщо вони не видалені своєчасно при обточуванні коліс, обумовлюють підвищення динамічних (аж до ударних) навантажень на колеса і рейки і збільшують вірогідність їх пошкодження.
Коли боксованіе або прослизання припиняється, що утворився аустеніт швидко охолоджується і, якщо швидкість охолодження досить висока, перетворюється в мартенсит, структуру тверду і тендітну.
При цьому в металі тріщини часто розвиваються внаслідок екстремально високих напруг, що виникають при мартенситних перетворення. Тріщини, якщо їх не видалити при перепрофілюванні коліс, поширюються, викликаючи виникнення раковин і, в крайніх випадках, злам колеса.
Хоча застосовуються системи протиюзного і протівобоксовочной захисту можуть значною мірою зменшити пошкоджуваність коліс при прослизанні і боксованіі, вони все ж не завжди здатні запобігти появі дефектів на поверхні катання.
Протягом багатьох років робилися зусилля з поліпшення експлуатаційних характеристик коліс шляхом оптимізації конструкції рухомого складу і колії. Однак незаслужено мало уваги приділяється продовженню терміну служби коліс за рахунок вирішення фундаментальних матеріалознавчих проблем, таких, наприклад, як схильність звичайних колісних сталей пошкоджень термічного походження.
Є думка, що перспективними матеріалами для виготовлення коліс є бейнітне сталь з низьким вмістом вуглецю, в якій неможливі мартенситні пошкодження, і так звані суперсплави на основі нікелю або нікелю з залізом, в яких мартенситні перетворення також неможливі і які володіють високою термостійкістю. У коліс з нікелевих або нікель-залізних суперсплавів при боксованіі або прослизанні повзуни не утворюються завдяки винятковій опірності дій високої температури. З матеріалів обох зазначених видів колеса можна виготовляти з використанням традиційних технологічних процесів, хоча слід зауважити, що суперсплави важче піддаються механічній обробці, ніж звичайні колісні сталі.
бейнітне сталь
Хоча низьковуглецевий бейнітне сталь не може запобігти виникненню плазунів, у ній практично не розвиваються раковини і тріщини. За рахунок цього колеса з бейнітной стали можуть мати істотно більший термін служби, оскільки зменшується кількість металу, що знімається при кожному перепрофілюванні.
Для застосування у виготовленні коліс була розроблена низьковуглецевий бейнітне сталь, по механічним характеристикам подібна звичайній колісної сталі марки ER8, але не схильна до мартенситним перетворенням (саме це було основною метою розробників). У ході досліджень встановлено, що ступінь опірності утворенню мартенситу залежить від найменших змін у складі сталі.
Для оцінки опірності утворенню мартенситу в результаті швидкого нагрівання та охолодження метал піддали випробуванням за методом Джомини і з наплавленням одиничними вузькими швами. В університеті Шеффілда відповідно до британського стандартом BS 4437 виготовили зразки із сталей бейнітной і марки ER8. Зразки - стрижні нагрівали по всій довжині до і потім швидко охолоджували з одного кінця шляхом занурення на 10 хв у холодну воду на стандартизованої закалочной установці Джомини.
Вимірювання твердості виконували з кроком 2 мм по довжині зразків починаючи з охолодженого торця. Було встановлено, що в ході випробувань в бейнітной стали мартенситні перетворення не відбувається, оскільки істотні зміни твердості теж не спостерігалися.
У той же час в стали ER8 були виявлені мартенситні перетворення на глибині приблизно 20 мм від поверхні, а максимальне підвищення твердості (майже 150%) відмічено поблизу торця зразка.
Рис. 2.1.1. Результати випробувань зразків зі звичайної колісної та низьковуглецевої бейнітной стали
Оскільки в процесі випробувань проводилася повна аустенізація зразків, що, по всій видимості, негативно позначалося на швидкості охолодження, знадобилися додаткові випробування, в процесі яких за новою процедурою аустеніт утворився лише в малої частини зразків, причому підкладка грала роль приймача зайвого тепла. Для цього на зразках поблизу одного з торців було виконано кілька одиничних наплавочних швів, так що вимірювання твердості відбувалися в еліптичної зоні інтенсивного теплового впливу.
Результати вимірювання твердості на зразках зі ста...
