Дослідження впливу хімічного складу сталей для залізничних осейна рівномірність кінцевої мікроструктури

Abstract

UK: Актуальність роботи. Для сучасного залізничного транспорту актуальним завданням стало збільшення міцності та службової надійності деталей рухомого складу, зокрема, залізничних осей. Відомо, що неоднорідність розподілу хімічних елементів у структурі вуглецевих сталей конструкційного класу утворюється переважно під час їх кристалізації та в подальшому може впливати на кінцевий структурний стан та комплекс властивостей. Мета–дослідження впливу хімічного складу сталей для залізничних осей на рівномірність структури. Методика. В лабораторних умовах виготовлено дослідні зливки різного хімічногоскладу з різною кількістю та відношенням основних хімічних елементів у межах марки ОС та EA1N. Зеренну структуру досліджували на мікрошліфах після травленням ніталем. Хімічну неоднорідність («сліди» дендритної структури) –розподіл хімічних елементів у мікроструктурі зразків литої заготовки виявляли травленням у гарячому розчині пікрату натрію. Металографічний аналіз виконано на світловому (оптичному) мікроскопі «Axiovert 200 M MAT» виробництва фірми «Carl Zeiss». Наукові результати. Визначено вплив зміни хімічного складу вуглецевої сталі, яка призначена для виготовлення залізничних осей, на особливості формування феритно-перлітної неоднорідності та різнозернистості. Показано, що в зразках сталей, які відповідають марці EA1N з меншим вмістом вуглецю,розподіл фаз нерівномірний. Наведено пояснення механізму формування такої структури з погляд у двох теорій. У зразках сталей із середнім вмістом вуглецю, що відповідають сталі марки ОС, розподіл перлітної та феритної фази більш рівномірний, в становлено зв'язок розміру та ступінь затемнення перлітних ділянок із порядком колишніх дендритних гілок. За результатами кількісного аналізу кінцевої зеренної структури встановлено, що сталь ОС із середнім вмістом вуглецю за різного відношення Mn/Si має більш рівномірну зеренну структуру. Сталь EA1N із меншим вмістом вуглецю має виражену різнозернистість, у разіз більшення відношення Mn/Si найбільший максимум залежності розподілу зміщується до більшого розміру (меншого номера) зерна. Практичні результати. Підвищення однорідності кінцевої мікроструктури сприяє підвищенню показників пластичності та в’язкості сталі, що безпосередньо впливає на надійність та довговічність залізничних осей

EN: The relevance of the work. For modern railway transport, increasing the strength and operational reliability of rolling stock parts, in particular railway axles, is an urgent task. It is known that the inhomogeneity of the distribution of chemical elements in the structure of structural grade carbon steels is formed mainly during their crystallization and may subsequently affect the final structural state and set of properties. Purpose.Study of the influence of the chemical composition of steels for railway axles on the uniformity of the structure. Methodology.Experimental ingots of different chemical compositions with different amounts and ratios of the main chemical elements within the range of OS and EA1N were produced in laboratory conditions. The grain structure was studied on microsections after etching with nital. Chemical inhomogeneity (“traces”of the dendritic structure) −the distribution of chemical elements in the microstructure of cast samples was detected by etching in a hot solution of sodium picrate. Metallographic analysis was performed on a light (optical) microscope “Axiovert 200 M MAT”manufactured by “Carl Zeiss”. The results.The effect of changing the chemical composition of carbon steel, which is intended for the manufacture of railway axles, on the peculiarities of the formation of ferrite-pearlite heterogeneity and grain size is determined. It is shown that in samples of steels corresponding to the EA1N brand with a lower carbon content, the distribution of phases is uneven. The mechanism of formation of such a structure is explained from the point of view of two theories. In samples of steels with an average carbon content, which correspond to steel of the OS grade, the distribution of the pearlite and ferrite phases is more uniform, the relationship between the size and the degree of darkening of the pearlite areas with the order of the former dendritic branches has been established. Based on the results of the quantitative analysis of the final grain structure, it was established that OS steel with an average carbon content atdifferentMn/Si ratios has a more uniform grain structure. EA1N steel with a lower carbon content has a pronounced grain size, with an increase in the Mn/Si ratio, the largest maximum of the dependence of the distribution shifts to a larger grain size (smaller number).Practical results.Increasing the homogeneity of the final microstructure contributes to increasing the plasticity and viscosity of steel, which directly affects the reliability and durability of railway axles.