Книш Андрій Володимирович. Розробка та освоєння технологічних параметрів зміцнюючої обробки високозносостійких залізничних коліс

Краткое описание

Книш Андрій Володимирович. Розробка та освоєння технологічних параметрів зміцнюючої обробки високозносостійких залізничних коліс : Дис... канд. наук: 05.16.01 2009

Книш А. В.Розробка та освоєння технологічних параметрів зміцнюючої обробки високозносостійких залізничних коліс. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.01 «Металознавство та термічна обробка металів». Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, м. Дніпропетровськ, 2008.
Шляхом застосування мікролегування колісної сталі ванадієм з оптимізованою термічною обробкою готових виробів у роботі вирішено актуальне завдання по підвищенню зносостійкості залізничних коліс при збільшенні швидкостей руху вантажних поїздів і навантаженні на вісь вагона.
При вмісті в сталі 0,08-0,15 % ванадію та оптимізації режимів аустенитизації й надання можливості цілеспрямовано формувати структурний стан металу залізничних коліс, що забезпечує досягнення високої міцності й твердості в ободі в сполученні з задовільними в’язкими характеристиками.
З використанням різних методів аналізу була обґрунтовано призначена температура нагрівання під гартування 885 ± 10 С для залізничних коліс із мікролегованої ванадієм сталі, що забезпечує одержання гомогенного аустеніту та не призводить до початку його рекристалізації.
Аналіз результатів металографічних, рентгенівських, электронномікроскопічних досліджень і механічних властивостей дозволив установити, що в прискорено охолодженій мікролегованій ванадієм колісній сталі в результаті відпуску при температурах ~ 500 С реалізуються механізми дисперсійного (за рахунок виділення когерентних мікрочастинок карбідів і карбонітридів ванадію) та дислокаційного зміцнення фериту, що обумовлюють максимальне значення твердості й ударної в’язкості.
Хімічний склад сталі й оптимізована технологія термічного зміцнення впроваджені в колесопрокатному цеху ВАТ «ІНТЕРПАЙП НТЗ».
Високоміцні колеса з мікролегованої ванадієм сталі включені в новий стандарт ДСТУ (ГОСТ) 10791:2006 "Колеса суцільнокатані. Технічні умови".
На підставі досягнутих у роботі результатів були розроблені й затверджені Технічні умови ТУ У 35.2-23365425-600:2006 "Колеса суцільнокатані діаметром 957 мм підвищеної міцності й зносостійкості", у яких були підвищені вимоги щодо ударної в'язкості в диску й ободі колеса при температурі + 20 С до 20 Дж/см2і в ободі до 18 Дж/см2при значенні твердості не менше 320 НВ, замість KCU 16 Дж/см2у диску й ободі при твердості 285 НВ згідно ДСТУ (ГОСТ) 10791:2006.

У дисертаційній роботі вирішено актуальне науково-технічне завдання по підвищенню комплексу механічних властивостей і зносостійкості залізничних коліс, що виникло через зростаючі швидкості руху вантажних поїздів і навантаження на вісь, шляхом застосування нових технологічних рішень, що включають мікролегування колісної сталі ванадієм і термічну обробку готових виробів за оптимізованими режимами.

Аналіз літературних даних показав необхідність пошуку способів підвищення службових характеристик залізничних коліс. Було показано, що легування сталі невеликими добавками різних легуючих елементів і застосування ефективних процесів термічної обробки є визначальними факторами формування структурного стану, який визначає одержання в залізничних колесах сполучення високих значень твердості й в'язкості.
Визначено, що для мікролегованої колісної сталі з вмістом вуглецю 0,58-0,67 % і ванадію 0,08-0,15 % температура аустенітизації повинна бути 885 ±10 С, при якій відбувається максимально повне розчинення дисперсних часток при нагріванні в однофазну область існування аустеніту й не розвиваються рекристалізаційні процеси.
Показано, що в прискорено охолодженій мікролегованій ванадієм колісній сталі в результаті відпуску при температурах ~ 500 С реалізуються механізми дисперсійного (за рахунок виділення когерентних мікрочастинок карбідів і карбонітридів ванадію) і дислокаційного зміцнення фериту, що обумовлюють максимальні значення твердості й ударної в’язкості.

4. Розроблені технологічні параметри термічного зміцнення мікролегованих ванадієм залізничних коліс: прискорене охолодження від температури аустенітизації 885 ±10 С з наступним відпуском при температурі 500 С, були включені в технологічну документацію виробництва ВАТ "ІНТЕРПАЙП НТЗ" виготовлення високоміцних (з твердістю більше 320 НВ) залізничних коліс.
5. Технологічна реалізація розроблених режимів термічного зміцнення дозволила істотно здрібнити (до 10-11 номера) дійсне зерно й забезпечити одержання в кінцевій структурі сталі поряд з тонкодиференційованим пластинчастим перлітом (міжпластиночна відстань ~ 0,14 мкм) структуру голчастого фериту, завдяки чому в залізничних колесах і було досягнуто сполучення високої твердості (понад 320 НВ) і ударної в'язкості (вище 18 Дж/см2) в ободі колеса.
6. Маршрутні випробування в умовах вантажних перевезень на маршруті Роковата-Ужгород-Кошице після пробігу 200 тис. км показали підвищення зносостійкості на 39 %.
7. Високоміцні колеса з мікролегованої ванадієм сталі включені в новий стандарт ДСТУ (ГОСТ) 10791:2006 "Колеса суцільнокатані. Технічні умови".
8. На підставі досягнутих у роботі результатів було розроблено й затверджено Технічні умови ТУ У 35.2-23365425-600:2006 "Колеса суцільнокатані діаметром 957 мм підвищеної міцності й зносостійкості", в яких були підвищені вимоги відносно ДСТУ (ГОСТ) 10791:2006 за ударною в’язкістю в диску до 20 Дж/см2і в ободі до 18 Дж/см2при значенні твердості більше 320 НВ.
9. Результати дисертаційної роботи прийнято до використання в умовах ВАТ "ІНТЕРПАЙП НТЗ" при промисловому виробництві високоміцних залізничних коліс за ТУ У 35.2-23365425-600:2006.