Оценка прочности и трещиностойкости металла железнодорожных колес после длительной эксплуатации

Abstract

Представлены результаты исследований металла у поверхности катания цельнокатаных железнодорожных колес после эксплуатации. Показано, что наибольшие изменения структуры (фазовых составляющих, зеренной, субзеренной и дислокационной структур, фазовых выделений и т. п.) по ширине рабочей поверхности колес происходят в зоне перехода к гребню и распространяются на глубину до 200…300 µm (от поверхности катания). Аналитической оценкой изменения свойств прочности и трещиностойкости металла различных зон колес по результатам структурных исследований установлено, что отдельным зонам присущи значительное упрочнение приповерхностных слоев, резкое повышение локальных внутренних напряжений до уровня теоретической прочности и, соответственно, снижение трещиностойкости.

Подано результати дослідження металу біля поверхні кочення суцільнокатаних залізничних коліс після експлуатації. Показано, що найбільше структура (фазові складники зеренної, субзеренної та дислокаційної структур, фазові виділення тощо) по ширині робочої поверхні коліс змінюється в зоні переходу до гребеня та на глибину до 200…300 µm (від поверхні кочення). Аналітичною оцінкою зміни міцності та тріщиностійкості металу різних зон коліс виявлено, що окремим зонам відповідає значне зміцнення приповерхневих шарів, різке збільшення локальних внутрішніх напружень до рівня теоретичної міцності та, відповідно, зменшення тріщиностійкості.

The results of investigation of the metal near the roll surfaces of continuouslyrolled railway wheels after operation are presented. It is shown that the major changes in a structure (phase components, grain, sub-grain and dislocation structures, phase precipitates etc.) in the width of the wheel working surface occur in the zone of transition from the roll surface to the flange and propagate to a depth of 200...300 µm (from the roll surface). As established by analytical evaluation of changes in strength and crack resistance properties of metal in different zones of the railway wheels on the basis of structural examinations, the individual zones correspond to substantial strengthening of the sub-surface layers, dramatic increase in local internal stresses to the value of theoretical strength and, accordingly, decrease in crack growth resistance.