Коррозия изношенных ободьев железнодорожных колес

Abstract

RU: Цель. Необходимы исследования условий зарождения усталостных повреждений и ослабляющего действия коррозии на коррозионно-усталостный износ железнодорожных колес. Целью работы было изучение влияния структуры колесной стали на развитие коррозионных процессов. Методика. Для исследования особенностей развития коррозионных повреждений в колесной стали использовали металл изношенных колес (1, 2; образцы с поверхности катания, из внутренней части тела обода и из диска).Ускоренные коррозионные испытания проводили при комнатной температуре в специальной камере во влажной атмосфере (относительная влажность 80…83 %), содержащей 10 мг/м3 SO2, а также NO и NO2, что близко к действию промышленных атмосфер. Металлографические исследования проводили на микроскопе «Неофот-21». Результаты. Исследованы особенности коррозии колесной стали в разных участках изношенных железнодорожных колес. Показано, что разная скорость коррозии колесной стали объясняется ее различным структурным состоянием (степень дисперсности перлите, размеры зерен, характер деформированной структуры). Установлено, что поверхность катания и металл диска корродировали быстрее, чем металл из центральной части обода. Научная новизна. Установлены особенности механизма и скорости развития коррозии колесной стали в разных участках изношенных железнодорожных колес при скоростных испытаниях в среде, близкой к промышленной атмосфере. Показано, что на скорость коррозии влияет характер микроструктуры колесной стали. Показано, что в отработанных колесах поверхность катания корродировала быстрее, чем металл из центральной части обода, что объясняется влиянием напряжений, созданных пластической деформацией в тонком поверхностном слое. Установлено, что участки «белого слоя» на поверхности катания способствуют замедлению коррозии, что связано с его ультрадисперсной структурой. Показано, что металл диска корродировал быстрее, чем металл из центральной части обода благодаря более грубой феррито-перлитной структуре диска и наличию ферритной полосчатости. Практическая значимость. Использование полученных результатов позволит разработать противокоррозионные мероприятия для железнодорожных колес, что позволит предупредить образование различного рода дефектов при их эксплуатации.

UK: Мета. Необхідні дослідження умов зародження втомних пошкоджень і послаблюючої дії корозії на корозійно-втомний знос залізничних коліс. Метою роботи було вивчення впливу структури колісної сталі на розвиток корозійних процесів. Методика. Для дослідження особливостей розвитку корозійних пошкоджень в колісної сталі використовували метал зношених коліс (1, 2; зразки з поверхні ковзання, з внутрішньої частини тіла ободу і з диску). Прискорені корозійні випробування проводили при кімнатній температурі в спеціальній камері у вологій атмосфері (відносна вологість 80...83 %), що містить 10 мг/м3 SO2, а також NO і NO2, що близько до дії промислових атмосфер. Металографічні дослідження проводили на мікроскопі «Неофот-21». Результати. Досліджено особливості корозії колісної сталі в різних ділянках зношених залізничних коліс. Показано, що різна швидкість корозії колісної сталі пояснюється її різним структурним станом (ступінь дисперсності перліту, розміри зерен, характер деформованої структури). Встановлено, що поверхня ковзання і метал диску кородували швидше, ніж метал з центральної частини ободу. Наукова новизна.Встановлено особливості механізму та швидкості розвитку корозії колісної сталі в різних ділянках зношених залізничних коліс при швидкісних випробуваннях у середовищі, близькому до промислової атмосфери. Показано, що на швидкість корозії впливає характер мікроструктури колісної сталі. Показано, що у зношених колесах поверхня ковзання кородує швидше, ніж метал з центральної частини ободу, що пояснюється впливом напружень, створених пластичною деформацією в тонкому поверхневому шарі. Встановлено, що ділянки «білого шару» на поверхні ковзання сприяють уповільненню корозії, що пов'язано з його ультрадисперсною структурою. Показано, що метал диску кородує швидше, ніж метал з центральної частини ободу завдяки більш грубій ферито-перлітній структурі диска і наявності феритної смугастості.Практична значимість.Використання отриманих результатів дозволить розробити протикорозійні заходи для залізничних коліс, що дозволить попередити утворення різного роду дефектів при їх експлуатації.

EN: Purpose. It is necessary to study the conditions for the initiation of fatigue damages and the weakening effect of corrosion on the corrosion-fatigue wear of railway wheels. The aim of the work was to study the effect of the structure of wheel steel on the development of corrosion processes. Methods. To study the features of the development of corrosion damages in wheel steel the metal of worn wheels (1, 2; samples from the rolling surface, from the inner part of the rim body and from the disk) was used. Accelerated corrosion tests were carried out at room temperature in a special chamber in a humid atmosphere (relative humidity 80...83 %) containing 10 mg/m3 SO2, as well as NO and NO2, which is close to the effect of industrial atmospheres. Metallographic studies were carried out using a Neophot-21 microscope. Results. The features of wheel steel corrosion in different areas of worn out railway wheels are investigated. It is shown that the different corrosion rate of wheel steel is explained by its different structural state (degree of dispersion of pearlite, grain size, nature of the deformed structure). It was found that the rolling surface and the metal of the disc corroded faster than the metal from the center of the rim. Scientific novelty.The features of the mechanism and the rate of development of corrosion of wheel steel in different areas of worn out railway wheels during high-speed tests in an environment close to an industrial atmosphere are established. It is shown that the nature of the microstructure of wheel steel affects the corrosion rate. It is shown that in used wheels the rolling surface corroded faster than the metal from the central part of the rim, which is explained by the effect of stresses created by plastic deformation in a thin surface layer. It was found that the areas of the "white layer" on the rolling surface contribute to the slowdown of corrosion, which is associated with its ultradispersed structure. It was shown that the metal of the disk corroded faster than the metal from the central part of the rim due to the coarser ferrite-pearlite structure of the disk and the presence of ferritic banding.Practical significance.The use of the results obtained will allow developing anti-corrosion measures for railway wheels, which will prevent the formation of various types of defects during their operation.