Структура та тріщиноутворення робочих поверхонь зміцнених бандажів залізничних коліс - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНауковий керівник: доктор технічних наук, провідний науковий співробітник Маркашова Людмила Іванівна, Інститут електрозварювання ім. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Шипицин Сергій Якович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, м. Київ, завідувач відділом кандидат технічних наук Гриненко Катерина Михайлівна, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» МОН України, м. Захист відбудеться "17".12.2009 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.232.01 при Фізико-технологічному інституті металів та сплавів НАН України за адресою: 03680, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці ФТІМС НАН України за адресою: м.Шляхи збільшення ресурсу працездатності колісних пар, а точніше, гребеня й частини поверхні круга катання коліс за рахунок оптимізації профілю обточування коліс, лубрикації й локального поверхневого зміцнення давно й широко обговорюються фахівцями. тріщиноутворення механічний колесо Патона НАН України за планами науково-дослідницьких робіт: тема 22/33 «Розробка методології, проведення досліджень та оцінка деградації структури, фазового та хімічного складу конструкційних сталей після тривалої експлуатації в складних умовах» (ДР № 0207U002167); тема 22/28 «Дослідити особливості структури та фазові перетворення в металевих матеріалах і зварних зєднаннях, у залежності від зварювальних циклів з використанням системи імітації»; тема 1.6.1.22.3 (22/3): «Дослідження фізико-хімічних процесів, які формують хімічну, структурну неоднорідності та зародження нових фаз, що впливають на міцність, утворення тріщин та руйнування зварних зєднань, покриттів та злитків» (ДР № 0106U011369); тема 1.6.1.6.21.22.29 (4.6) «Отримання та дослідження характеристик мікрокристалічних матеріалів, які сформовані високоенергетичним плазмовим струменем» (ДР № 0107U003297). У процесі виконання цих робіт здобувач брав активну участь у розробці плану досліджень, підготовці і проведенні експериментів, обробці й узагальненні результатів. Мета роботи: Встановити закономірності структурно-фазових змін у робочих поверхнях бандажів залізничних коліс з урахуванням впливу зовнішніх експлуатаційних умов і режимів зміцнюючої плазмової поверхневої обробки, які забезпечують тріщиностійкість та необхідні механічні властивості. Дослідити на різних структурних рівнях (зеренному, дислокаційному) особливості структурно-фазових змін у приповерхневих шарах робочих поверхонь бандажів коліс залежно від режимів плазмового поверхневого загартування та експлуатаційного наклепу.Дослідження загального характеру розподілу хімічних елементів у досліджуваних зонах, визначення хімічного складу в локальних областях, наприклад, в області фазових виділень, а також вивчення структури поверхні зламу бандажів коліс використовували за допомогою аналітичної растрової електронної мікроскопії - скануючий електронний мікроскоп типу СЕМ - 515 фірми "Philips" (Голландія), оснащений енергодисперсним спектрометром системи "Link". У третьому розділі наведені виконані на базі математичного моделювання оцінки, які дають інформацію про розподіл (у макромасштабі, на глибині до 5000мкм) температурних полів, напружень і деформацій в проблемних ділянках робочих поверхонь бандажів залізничних коліс при локальному плазмовому загартуванні. Розрахунками також показано, що у процесі загартування бандажу поблизу поверхні виникають термічні напруження, які перевищують межу текучості матеріалу. Для встановлення істинних структурних і технологічних причин зародження і розповсюдження тріщин та уточнення глибини області їх локалізації в металі приповерхневих шарів бандажів були проведені більш детальні дослідження на різних структурних рівнях (від зеренного до дислокаційного). Дослідження методом трансмісійної електронної мікроскопії доводять, що розподіл дислокацій в поверхневих шарах металу достатньо рівномірний (r від ~ 4?1010 до 6?1010 см-2), та різких градієнтів по щільності дислокацій і локальним внутрішнім напруженням не спостерігається.Методом математичного моделювання теплового й термонапруженого стану робочих поверхонь залізничних коліс в "макромасштабі" (на глибині d ~ 5000 мкм) встановлено, що причиною зниження пластичності (до 2…3%) і появи приповерхневих тріщин є гартівні термічні напруження, які перевищують границю текучості. Показано, що при температурних режимах плазмового зміцнення схильність до тріщиноутворення зростає при переході до температурних режимів, що сприяють формуванню грубопластинчатих (мартенситно-трооститних) структур, які відрізняються різкими градієнтами по дислокаційній щільності (r від ~ 8?109 до 4,5?1011 см-2) і, відповідно, локальним внутрішнім напруженням (твн ~ 546…8400 МПА).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ