Page 21 - Міністерство освіти і науки України

19

ресурсом експлуатації повинні оптимально поєднувати підвищені характеристики
зносостійкості і опору утворенню вищербин (пітингів і підповерхневих
розшарувань) в умовах контактної втоми, що, згідно вищенаведеного, визначає
циклічна тріщиностійкість колісних сталей. Тому в якості основної характеристики
експлуатаційної довговічності і надійності колісних сталей запропоновано діаграму
експлуатаційної надійності (рис. 14г) – залежності між циклічною в’язкістю
руйнування (K ), яка визначає опір утворенню експлуатаційних дефектів на
fc
поверхні кочення коліс (1/D), та характеристиками, що визначають опір
зношуванню гребеня і поверхні кочення коліс (1/W). Очевидним є той факт, що
шуканий оптимум буде знаходитися у правому верхньому куті цієї діаграми
(рис. 14г).
В якості другої основної характеристики експлуаційної довговічності і
надійності колісних сталей, яка визначає їх схильність до утворення повзунів на
поверхні кочення коліс, є залежність пластичності (відносного видовження) при
температурах вище 500ºС (див. рис. 3).
Розділ 4 присвячений вивченню шляхів підвищення роботоздатності
високоміцних колісних сталей. З позицій сформульованої концепції створення
нових високоміцних колісних сталей, приходимо до висновку про необхідність
забезпечення оптимального поєднання їх високої міцності і твердості (опору
зношуванню) і циклічної тріщиностійкості (опору пошкоджуваності) за зниженого
вмісту вуглецю. При цьому повинен бути компенсований негативний вплив
зменшення вмісту вуглецю на міцність колісних сталей. Для вирішення цієї
проблеми окреслено наступні шляхи:
 використання графітизованих сталей – створення графітової фази для
забезпечення зносостійкості при зменшенні вмісту вуглецю і твердості матриці;
 твердорозчинне зміцнення за підвищеного вмісту кремнію і марганцю і
пониженого вмісту вуглецю;
 дисперсійне нітридне зміцнення за підвищеного вмісту ванадію і азоту
та пониженого вмісту вуглецю;

 одночасне твердорозчинне і дисперсійне зміцнення за пониженого
вмісту вуглецю.
У першому підрозділі цього розділу оцінено можливість застосування литих
графітизованих сталей для залізничних коліс. Досліджували графітизовані сталі в
широкому діапазоні зміни їх хімічного складу (табл. 2), що відповідає класам
доевтектоїдних, евтектоїдних і заевтектоїдних сталей. Для усіх графітизованих
сталей проводили відпал на зернистий перліт, який зазвичай для них
використовують на практиці.
Базуючись на діаграмі конструкційної міцності (рис. 15) можна стверджувати,
що оптимальною є сталь за варіантом 2 (згідно табл. 2). Вона володіє достатнім
рівнем міцності та пластичності, які необхідно для колісної сталі. Графітові
включення в ній повинні забезпечити підвищену зносостійкість під час експлуатації,
а характеристики циклічної тріщиностійкості, що є на рівні колісних сталей класу С
закордонного виробництва, забезпечать необхідний рівень щодо пошкодженості
поверхні кочення.