Разработка новой системы микролегирования стали для высокопрочных железнодорожных колес

Abstract

RU: Цель. Разработка новой системы микролегирования стали для железнодорожных колес с высоким комплексом служебных и эксплуатационных свойств. Методика. Аналитические исследования, выплавка слитков малого объема в лабораторных условиях, микроструктурные исследования с помощью световой микроскопии. Результаты. Выполнены аналитические исследования влияния химического состава и различных методов упрочнения на механические свойства и формирование структурного состояния. Установлено, что для достижения высокой эксплуатационной стойкости железнодорожных колес необходимо создание стали с содержанием углерода до 0,6% и ее упрочнение с помощью нескольких методов. Одним из наиболее эффективных направлений является формирование структурного состояния с наличием тугоплавких дисперсных частиц, при этом задействуются дисперсионное и зернограничное упрочнение. В лабораторных условиях изготовлены слитки малого объёма (до 10 кг) стали, с системой микролегирования Al-Ti-N. Научная новизна. Установлено перспективное направление по совершенствованию химического состава стали для железнодорожных колес, которое может обеспечить повышение их служебных и эксплуатационных свойств. Практическая значимость. Отработана методика выплавки азотсодержащих сталей в лабораторных условиях с учетом следующих факторов: размер кусков азотированного ферросплава; условия введения азотированного ферросплава; предварительное глубокое раскисление расплава; достижение необходимых температур расплава; оптимальная продолжительность выдержки после введения лигатуры.

UK: Мета. Розробка нової системи мікролегування сталі для залізничних коліс з високим комплексом службових і експлуатаційних властивостей. Методика. Аналітичні дослідження, виплавка злитків малого об’єму в лабораторних умовах, мікроструктурні дослідження за допомогою світлової мікроскопії. Результати. Виконано аналітичні дослідження впливу хімічного складу і різних методів зміцнення на механічні властивості і формування структурного стану. Встановлено, що для досягнення високої експлуатаційної стійкості залізничних коліс необхідне створення сталі з вмістом вуглецю до 0,6% і зміцненням її за допомогою декількох методів. Одним з найбільш ефективних напрямків є формування структурного стану з наявністю тугоплавких дисперсних частинок, при цьому задіюються дисперсійне і зернограничне зміцнення. У лабораторних умовах виготовлені злитки малого об’єму (до 10 кг) сталі, з системою мікролегування Al-Ti-N. Наукова новизна. Встановлено перспективний напрямок з вдосконалення хімічного складу сталі для залізничних коліс, який може забезпечити підвищення їх службових і експлуатаційних властивостей. Практична значимість. Відпрацьована методика виплавки азотовмісних сталей в лабораторних умовах з урахуванням наступних факторів: розмір шматків азотованого феросплаву; умови введення азотованого феросплаву; попереднє глибоке розкислення розплаву; досягнення необхідних температур розплаву; оптимальна тривалість витримки після введення лігатури.

EN: Purpose. Development of a new microalloying system for railwheels with a high level of technical and operational properties. Methodology. Analytical studies, smelting of small ingots in laboratory conditions, microstructural studies using light microscopy. Results. Analytical research of the influence of the chemical composition and various methods of hardening on mechanical properties and the formation of a structural state are performed. It is established that to achieve high operational stability of railway wheels, it is necessary to create steel with a carbon content of up to 0.6% and hardening of steel using several methods. One of the most effective directions is the formation of a structural state with the presence of refractory dispersed particles, while dispersive and grain-boundary hardening are involved. In the laboratory, ingots of small volume (up to 10 kg) of steel, microalloyed Al-Ti-N system are produced. Originality. A perspective direction has been established to change the chemical composition of steel for railway wheels, which can provide an increase in their technical and operational properties. Practical value. The technique of smelting nitrogen-containing steels in laboratory conditions is worked out, taking into account the following factors: the size of pieces of nitrided ferroalloy; conditions for the introduction of nitrided ferroalloy; preliminary deep deoxidation of the melt; achieving the required melt temperatures; optimal duration of exposure after the introduction of ligature.