Влияние лазерного воздействия на образование трещин вблизи включений при деформации в интервале температур 25…900 °C

Abstract

RU: Цель исследования – выявление влияния режима лазерного воздействия на механизм и параметры образования микроразрушений вдоль межфазных границ включение – матрица стали при разных скоростях деформации в интервале температур 25…900 °С. Методика. Материалами для исследований служили промышленные стали, содержащие различные неметаллические включения. Образцы различных сталей с предварительно полированной поверхностью подвергали лазерному облучению на установках ГОС-30М и КВАНТ-16 и деформации на установке ИМАШ. Результаты. Установлено влияние температурно-скоростного режима деформирования при разных скоростях деформации в интервале температур 25…900 °С, а также энергии лазерного импульса и длительности воздействия на параметры зарождения и развития хрупких расслоений. Показано, что в интервале температур 25…900 °С при разных скоростях деформации, чем выше температура деформации, тем больше величина критической степени деформации для всех видов включений и микроразрушений. Научная новизна. Установлено влияние скорости деформирования на величину критической степени деформации в интервале температур 25…900 °С, при достижении которой возникают микроразрушения вблизи включений после предварительной лазерной обработки. Практическая значимость. Полученные результаты помогут разработать режимы лазерной обработки, позволяющие использовать неметаллические включения как внутренние источники микролегирования, что позволит целенаправленно влиять на трещиностойкость сталей.

UK: Постановка проблеми. Становить цікавість дослідити вплив неметалевих включень і продуктів корозії колісної сталі на утворення частинок зносу на поверхні ковзання залізничних коліс. Необхідно також виявити особливості взаємодії колісної сталі з навколишнє середовищем в процесі експлуатації залізничних коліс. Мета роботи − вивчення механізмів утворення частинок зносу на поверхні ковзання залізничних коліс у процесі експлуатації. Методика. Досліджено вплив включень і продуктів корозії на механізм зносу залізничних коліс із сталі марки R7, які пропрацювали близько 5 років під пасажирським потягом, колеса були вилучені з експлуатації через граничний знос ободів. Вивчали макроструктуру та мікроструктуру колісної сталі по ширині ободів. Дослідження проводили декількома методами: металографічним ("Neophot−21"), електронно-мікроскопічним (JSM−35). Результати. Досліджували особливості утворення частинок зносу поблизу неметалевих включень і продуктів корозії, які пов´язані зі структурними змінами поблизу поверхні ковзання залізничних коліс, а також із взаємодією сталі з навколишнім середовищем у процесі експлуатації. Показано вплив різних факторів на роль неметалевих включень і продуктів корозії в утворенні частинок зносу, що дає можливість прогнозувати характер зносу поверхні ковзання залізничних коліс за різних умов експлуатації. Наукова новизна. Встановлено основні джерела та взаємний вплив різних факторів на утворення частинок зносу поблизу неметалевих включень і продуктів корозії, що дає можливість прогнозувати характер зносу поверхні ковзання залізничних коліс за різних умов експлуатації. Практична значимість. Отримані результати допоможуть розробити методи і режими виплавки колісної сталі, що дозволить впливати на розміри, склад, структуру і розподіл неметалевих включень, а також протикорозійні заходи з метою підвищення надійності і зносостійкості залізничних коліс.

EN: Formulation of the problem. It is of interest to investigate the effect of nonmetallic inclusions and corrosion products of wheel steel on the formation of wear particles on the tread of railway wheels. It is also necessary to identify the specifics of the interaction of wheel steel with the surrounding atmosphere during the operation of railway wheels. The purpose of the article is to study the mechanisms of formation of wear particles on the surface of rolling of railway wheels during operation. Methodology. The effect of inclusions and corrosion products on the mechanism of wear of railway wheels made of R7 steel, which worked for about 5 years under the passenger train, was studied. The wheels were removed from service due to the extreme wear of the rims. We studied the macrostructure and microstructure of wheel steel along the width of the rims. The research was carried out by several methods: metallographic ("Neophot−21"), electron microscopy (JSM−35). Findings. The features of the formation of wear particles near nonmetallic inclusions and corrosion products related to structural changes near the rolling surface of railway wheels as well as to the interaction of steel with the surrounding atmosphere during operation were investigated. The influence of various factors on the role of nonmetallic inclusions and corrosion products in the formation of wear particles is shown, which makes it possible to predict the nature of wear of the rolling surface of railway wheels under various operating conditions. Originality. The main sources and the mutual influence of various factors on the formation of wear particles near nonmetallic inclusions and corrosion products have been established, which makes it possible to predict the nature of wear of the rolling surface of railway wheels under various operating conditions. Practical value. The use of the obtained results will allow to develop methods and regimes of smelting of wheel steel, allowing to influence the size, composition, structure and distribution of non-metallic inclusions, as well as to develop anticorrosion measures in order to improve the reliability and durability of railway wheels.