Page 34 - Міністерство освіти і науки України

32

ВИСНОВКИ

На підставі виконаних досліджень, викладених у дисертації, з позицій
структурної механіки втомного руйнування сформульовані та обґрунтовані
рекомендації в галузі матеріалознавства, які забезпечують вирішення важливої
науково-технічної проблеми підвищення надійності і довговічності високоміцних
залізничних коліс. Запропоновано нову концепцію створення сталей для
забезпечення високого опору зношуванню і пошкоджуваності поверхні кочення
коліс, розроблено вимоги до комплексу механічних характеристик таких сталей та
обґрунтовано хімічний склад сталі для залізничних коліс нового покоління, а також
режим термічної обробки їх ремонтних наплавок, що відображено у висновках.
1. Для мінімізації негативного впливу експлуатаційних чинників на
ресурсні характеристики колісних сталей і довговічність високоміцних залізничних
коліс запропоновано нову концепцію створення колісних сталей, згідно якої
необхідні нові сталі з пониженим вмістом вуглецю для підвищення температури
аустенізації (зменшення схильності до мартенситного перетворення), а також

циклічної тріщиностійкості (K > 80 МПа∙√м), яка визначає тріщиноутворення на
fc
поверхні кочення, забезпечуючи їх високоміцний стан твердорозчинним та
дисперсійним зміцненням.
2. Схильність до утворення повзунів на поверхні кочення коліс
º
підвищується з ростом високотемпературної (вище 500 С) пластичності (відносного
видовження) сталей. Стрімкіший ріст пластичності, зумовлений розчиненням
карбонітридів ванадію в сталі марки Т, забезпечує сприятливіші умови для
утворення дефектів типу повзун на поверхні кочення коліс типу КП-Т порівняно з
колесами типу КП-2. Підвищений опір формуванню повзунів спричиняє також
твердорозчинне кремнієм (~ 1%) і марганцем (~ 1%) та дисперсійне ванадієм (~
0,17%) і азотом (~ 0,013%) зміцнення колісних сталей.
3. Негативний вплив корозивного середовища (дистильована вода та 3,5%-му
водний розчин NaCl) на поріг втоми K та циклічну в’язкість руйнування K
th
fc
сталей марок 2 і Т незначний. Проте відомо, що схильність до
низькотемпературного окрихчення зростає з підвищенням вмісту вуглецю в колісній
0
сталі: при температурі -40 С значення K сталі марки Т (0,66%С) в 1,7 рази менше,
fc
ніж сталі марки 2 (0,58%С).
4. За впливу термосилових чинників в зоні контакту під час гальмування, коли

перлітна структура трансформується в мартенситну, вихідні стискальні залишкові
напруження ІІ роду змінюються на розтягальні тим сильніше, що вищі вміст
вуглецю в сталі та швидкість її охолодження. В сталі марки Т порівняно зі сталлю
марки 2 ці процеси зумовлюють інтенсивнішу реалізацію низькоенергоємного
відкольного міжзеренного механізму руйнування за циклічного навантаження і
нижчі характеристики циклічної тріщиностійкості: порогу втоми K у 2,4 рази;
th
циклічної в’язкості руйнування K в 1,7 рази. Твердорозчинне зміцнення колісних
fc
сталей за вмісту 0,58…0,60% вуглецю у цьому випадку спричиняє зниження
циклічної в’язкості руйнування порівняно зі сталлю марки Т.
5. Показано, що пошкоджуваність поверхні кочення модельних коліс при
контактно-втомному дослідженні пари колесо-рейка зростає з підвищенням міцності