арки М76, що пов'язано з більш інтенсивним чадом останньою і, як наслідок, великим поглинанням зневуглецьованого шару окалиною. При більш високих температурах і часу витримки 10 - 25 хв глибина зневуглецьованого шару в сталі марки Е76Ф зменшується. Причина цього можливо пов'язана з інтенсифікацією окалинообразования при відносно невисокої інтенсивності обезуглероживания внаслідок недостатнього часу витримки для повного розчинення карбідів і нітридів ванадію, що перешкоджають дифузії вуглецю.
Ванадій, будучи сильним карбидообразующие елементом, значно знижує термодинамічну активність вуглецю в аустеніт. За даними температура розчинення карбідів і нітридів ванадію знаходиться в інтервалі 950 - 1050 В° С, залежить від вмісту в сталі вуглецю і ванадію і добре корелює з температурою інтенсивного росту зерна. Збільшення часу перебування сталі при високій температурі призводить до повного розчинення карбідів і нітридів ванадію та інтенсифікації обезуглероживания. При температурах 1240-1250 В° С і часу витримки 60 хв глибина зневуглецьованого шару розглянутих сталей приблизно однакова.
Пластична деформація інтенсифікує процеси дифузії вуглецю допомогою збільшення градієнта концентрації вуглецю в поверхневому шарі металу при його витяжці, призводить до зміни термодинамічної активності вуглецю під впливом деформації.
В
Малюнок 5 - Залежність глибини видимого зневуглецьованого шару сталей марок М76 (а) і Е76Ф (б) від температури і часу витримки. br clear=all>
За даними зневуглецьована шар по периметру рейки розподілений нерівномірно. Максимальна глибина зневуглецьованого шару зафіксована в головці на поверхні катання, найменша його величина відзначена в області шийки. Подібна картина розподілу зневуглецьованого шару по периметру рейки зумовлюється особливостями його деформування в процесі прокатки. При існуючих на російських комбінатах калібруванню та способі прокатки рейок шийка зазнає найбільш інтенсивну деформацію (опрацювання), головка - найменшу. Зіставлення результатів промислових дослідів з вироблення поверхневих дефектів з розподілом зневуглецьованого шару показує, що між цими факторами існує прямий зв'язок, зокрема в області шийки величина вироблення досягає фактично 100%, головки - всього 75%. Максимальна глибина зневуглецьованого шару характерна для ділянок контуру, що не контактують з поверхнею калібру, а мінімальна - для ділянок, що піддаються найбільшій висотної деформації.
Глибина поверхневого зневуглецьованого шару є одним з факторів, що впливають на експлуатаційні властивості рейок. Щодо впливу глибини поверхневого зневуглецьованого шару на якість рейок і на їх експлуатаційні властивості існує ряд досить суперечливих думок. Так, за даними роботи, збільшення товщини зневуглецьованого шару в голівці на 0,5 мм призводить до зниження кількості рейок, уражених поверхневими дефектами, в 2 рази. При цьому наявні в гарячекатаних рейках тріщини після гарту розвиваються на глибину, що не перевищує товщину зневуглецьованого шару, тобто останній забезпечує поверхневу локалізацію дефекту, перешкоджає проникненню його всередину. У Як основні доводів на користь позитивного впливу наявного на поверхні зневуглецьованого шару наводяться менша схильність маловуглецевої сталі до утворення розривів, високі пластичність і в'язкість.
У Водночас, за даними роботи, наявність у рейках зневуглецьованого шару призводить до їх прискореного зносу в початковий період служби, а при подальшій експлуатації сприяє утворенню втомних тріщин, що формуються в поверхневих шарах. Зневуглецьована шар прискорює утворення напливу металу на бічну грань, викликає несприятливий перерозподіл контактних напружень на глибині 3-5 мм, що призводить до виникнення мікротріщин в металі. На термін служби рейок істотний вплив може надавати не тільки товщина зневуглецьованого шару головки (Поверхні катання), але і шийки, а також підошви. Намін від накладок, будучи концентраторами напружень, призводять до утворення тріщин під головкою рейки. Нерівномірний розподіл вуглецю в поверхневих шарах підошви призводить до різної інтенсивності корозійних процесів (глибини роз'їдання іржею), що в свою чергу чинить негативний вплив на довговічність рейок.
Для зниження негативного впливу процесів окислення і зневуглецювання на якість сталі застосовують різні способи її захисту. Умовно способи захисту сталі від окислення і зневуглецювання можна розділити на три групи: режимні - здійснювані в чинному пічному агрегаті без його реконструкції за рахунок організації раціонального режиму нагрівання сталі, зниження кінцевих температур, тривалості томління та ін; конструкційні - реалізовані за рахунок зміни конструкції нагрівальної печі або окремих її елементів, наприклад створення в робочому просторі печі відновної (малоокіслітельной) атмосфери за рахунок установки пальників для неповного спалювання палива і спеціальні - нанесення на поверхню металу захисних покриттів або обмазок,...
