Формирование градиентных структурно-фазовых состояний в стальных изделиях сложной формы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОЗДАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ

СОСТОЯНИЙ В ПЕРЛИТНОЙ СТАЛИ, КАК ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ.

1Л. Совершенствование химического состава рельсовых сталей.

1.2. Объемная термическая обработка рельсов.

1.3. Закалочные среды для упрочняющей термической обработки рельсовой стали.

1.4. Поверхностное упрочнение рельсов.

1.4.1. Поверхностная закалка с прокатного нагрева.

1.4.2. Поверхностная закалка с повторного поверхностного нагрева.

1.4.3. Поверхностная закалка с повторного объемного печного нагрева.

1.5. Формирование градиентных структур в металлических материалах за счет внешних энергетических воздействий.

1.6. Способы и методики дифференцированного термоупрочнения для создания градиентных структур с целью повышения эксплуатационных характеристик рельсовой стали.

1.7. Обоснование применения методов поверхностного упрочнения с созданием градиентных структур в рельсах.

1.7.1. Условия работы и повреждения рельсов в пути.

1.7.2. Представления о напряженно-деформированном состоянии рельса в процессе эксплуатации.

1.7.3. Схема взаимодействия «колесо-упрочненный рельс».

1.7.4. Современная статистика одиночных отказов рельсов.

Выводы по литературному обзору. Определение цели и постановка задач исследования.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Исследуемые материалы и типы образцов.

2.2. Методика термической обработки.

2.2.1. Закалочные среды.

2.2.2. Дифференцированная закалка.

2.3. Экспериментальные методики определения свойств и структуры рельсовой стали.

2.3.1. Определение механических характеристик.

2.3.2. Металлографический анализ.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ В ИЗДЕЛИИ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ ПРИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ

ЗАКАЛКЕ.

Выводы к главе 3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАДИЕНТНЫХ СТРУКТУРНО

ФАЗОВЫХ СОСТОЯНИЙ, ФОРМИРУЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОЙ ЗАКАЖИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ, НА ПРИМЕРЕ РЕЛЬСОВОЙ

СТАЛИ.

4.1. Кривые охлаждения и макроструктура темплетов.

4.2. Механические свойства рельсовой стали после закалки двух средах

4.2.1. Результаты измерения твердости и микротвердости

4.2.2. Механические свойства рельсовой стали при растяжении.

4.3. Результаты металлографического анализа градиентных структур в сложном изделии из стали перлитного класса.

4.3.1. Исследование структуры и фазового состава приповерхностных слоев рельсовой стали М после дифференцированной закалки.

4.3.2. Результаты электронно-микроскопического исследования градиентных структур в рельсовой стали.

4.4. Микроструктура и механические свойства рельсовой стали после эксплуатации.

4.4.1. Макроструктура и механические свойства.

4.4.2. Микроструктура и микротвердость.

Выводы к главе 4.

В настоящее время уже можно констатировать, что однородность металлических материалов, используемых в промышленных целях, далеко не всегда является желательной. Большой интерес представляют материалы с градиентным строением. В таких материалах структура и физико-механические свойства являются функцией координаты, в роли которой чаще всего выступает расстояние от поверхности, подвергнутой термической или другой обработке. Перспективным может быть создание градиентных структурно-фазовых состояний в перлитных сталях с целью повышения эксплуатационной стойкости изделий сложной формы, подвергающихся интенсивному контактному воздействию, в частности, железнодорожных рельсов. Несмотря на значительное количество и многообразие активно разрабатываемых в последнее время способов упрочняющих поверхностных обработок, заменяющих, в значительной мере исчерпавшую себя объемную закалку, характер и свойства получаемых градиентных структур, а также теплофизиче-ские процессы формирования последних изучены недостаточно. Таким образом, актуальной является данная работа, посвященная исследованию градиентных структурно-фазовых состояний в сложных изделиях, на примере рельсовой стали, прошедшей закалку в двух средах и интенсивное контактное воздействие в ходе эксплуатации.

Научная новизна. Предложена математическая модель температурного поля, адекватно отражающая теплофизическую ситуацию при прерывистой закалке с образованием градиентной структуры. Детально изучены градиентные структурно-фазовые состояния, формирующиеся в изделии сложной формы при прерывистой термической обработке перлитной стали М76 и характер изменения ее свойств по сечению образца. Впервые определены количественные параметры градиентных структур, получены немонотонные зависимости степени дисперсности структуры (как на уровне зеренной 6 структуры, так и на уровне отдельных перлитных колоний) от глубины. Проведены исследования структуры и свойств рельсовой стали, прошедшей длительную эксплуатацию, показано, что формирующиеся структуры, в ряде случаев обнаруживают значительное сходство со структурой после упрочняющих поверхностных обработок.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Совокупность полученных экспериментальных и теоретических результатов является средством для понимания физической природы градиентных структурно-фазовых состояний, возникающих в металлических материалах при упрочняющих поверхностных обработках, а также при интенсивном контактном воздействии. Проведенные исследования позволяют обосновать целесообразность использования прерывистой закалки для повышения эксплуатационных свойств сложных изделий. Предложенная в работе модель температурного поля при дифференцированной термической обработке, в сочетании с моделями структурно-фазовых превращений аустенита при охлаждении, позволяет оптимизировать режимы закалки в двух средах, теоретически прогнозировать характер получаемой градиентной структуры и создаваемый комплекс свойств перлитных сталей. Предполагаемый экономический эффект от внедрения результатов работы обусловлен увеличением срока службы и эксплуатационной стойкости против контактно-усталостных повреждений для изделий, работающих в условиях интенсивного износа. Разработка программных средств моделирования условий образования и свойств градиентных структур позволяет значительно снизить материально-технические затраты при внедрении новых технологий и оптимизации режимов термической обработки в двух средах.

Апробация работы. Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались и обсуждались на 24 научных и научно-технических конференциях, совещаниях и семинарах, в том числе на:

V Российско-Китайском международном симпозиуме "Фундаментальные проблемы создания новых материалов и технологий XXI века". - Бай-кальск, 1999;

Всероссийских конференциях "Физическая мезомеханика материалов". -Томск, 1999-2001;

V Международной школе-семинаре "Эволюция дефектных структур в конденсированных средах". - Барнаул, 2000;

3-й Международной конференции "Физика и промышленность". - Москва, Голицыно, 2001;

X Международной конференции "METAL-2001". - Ostrava, Czech Republic, 2001;

VI Межгосударственном семинаре "Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий". - Обнинск, 2001; XXXVII Международном семинаре "Актуальные проблемы прочности". -Киев, 2001;

5-м Собрании металловедов России. - Пенза, 2001;

XXXVII Семинаре "Актуальные проблемы прочности", посвященном памяти В.А. Лихачева. - С-Петербург, 2001;

Международной конференции "Физико-химические процессы в неорганических материалах". - Кемерово, 2001;

Бернштейновских чтениях по термомеханической обработке металлических материалов". - Москва, 2001;

Всероссийской научно-технической конференции "Современная металлургия начала нового тысячелетия". - Липецк, 2001; XVI Уральской школе металловедов-термистов "Проблемы физического металловедения перспективных материалов". - Уфа, 2002; XIII Петербургских чтениях по проблемам прочности. - С-Петербург, 2002; 8

- Заседании юбилейной рельсовой комиссии ОАО «Кузнецкий металлургический комбинат». - Новокузнецк, 2002;

- II Российско-китайской школе-семинаре "Fundamental Problems and Modern Technologies of Material Science". - Барнаул, 2002.

Публикации. Основная часть представленного в диссертации материала опубликована в различных периодических изданиях и сборниках трудов конференций в течение 1999-2002 гг. В главу 3 вошли преимущественно материалы статей [1 - 3], в главу 4 - [1, 3 - 10]. Содержание диссертации изложено в 31 научной публикации, в том числе 12 статьях и 19 тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из: введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Диссертация изложена на 131 странице машинописного текста и содержит 28 рисунков, 13 таблиц. В список цитируемой литературы включены 133 наименования источников.

Предмет защиты. На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:

1. Математическая модель температурного поля в изделии сложной формы (на примере рельса), численный расчет для случая прерывистого охлаждения, результаты анализа теплофизической ситуации при закалке в двух средах.

2. Обобщенные результаты исследований градиентных структур в перлитной стали М76 после закалки в двух средах - макро- и микроструктура, фазовый состав, экспериментальные данные по механическим свойствам.

3. Количественные параметры градиентной структуры и немонотонные зависимости степени дисперсности структуры и свойств стали М76 от глубины.

4. Результаты исследования структуры и свойств рельсовой стали после эксплуатации, возможность формирования градиентной структуры при интенсивном контактном воздействии. 9

Выводы к главе 4:

1. Использование прерывистой закалки в двух средах позволяет получать твердость, механические свойства и микроструктуру, дифференцированные по сечению образца сложной формы из перлитной стали.

2. Глубина упрочненного приповерхностного слоя, а также характер изменения твердости по сечению могут варьироваться изменением продолжительности подстуживания и времени переноса из одной среды в другую.

3. Изменение твердости по глубине упрочненного слоя имеет выраженный немонотонный характер.

4. При дифференцированной закалке в головке образца создается градиентная структура с тремя характерными зонами: сильно модифицированный тонкий приповерхностный слой с мелкодисперсной структурой и высокой твердостью; переходный слой с частично модифицированной структурой; основной металл.

5. В приповерхностном слое толщиной 1,0-2,0 мм наблюдаются немонотонные зависимости размера зерна, дисперсности феррито-цементитной структуры и микротвердости от глубины.

6. В процессе эксплуатации, и при дифференцированной закалке рельсовой стали формируются градиентные структуры, повышающие сопротивление рельсов износу.

7. Характер структуры приповерхностного слоя и наличие переходной зоны позволяют говорить о существенном сходстве «естественных» градиентных структур в рельсах после длительной эксплуатации с «искусственными», получаемыми в рельсовой стали при дифференцированной термической обработке.

112

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По выполненной диссертационной работе можно сделать следующие основные выводы:

1. Разработана математическая модель температурного поля для изделия сложной формы при закалке в двух средах. Рассчитанные на основе этой модели зависимости адекватно описывают экспериментальные данные.

2. Методами современного физического металловедения изучены градиентные структурно-фазовые состояния в перлитной стали, формирующиеся при дифференцированной закалке. Показано, что при дифференцированной закалке в головке рельса создается градиентная структура с тремя характерными зонами: приповерхностный слой с мелкодисперсной структурой и высокой твердостью; переходный слой; основной металл.

3. Для поверхностных слоев стали М76 экспериментально установлены немонотонные зависимости размера зерна, дисперсности феррито-цементитной структуры, твердости и микротвердости от глубины.

4. Дифференцированная термическая обработка позволяет повышать эксплуатационные характеристики рельсовой стали, изменяя структурно-фазовое состояние поверхностных слоев при варьировании режимов охлаждения на основе предложенных модельных представлений.

5. Показано, что микроструктура и механические свойства рельсовой стали претерпевают существенные изменения при эксплуатации. В головке рельса может формироваться трехслойная градиентная структура, в значительной мере, подобная структуре, получаемой при дифференцированной закалке.

113

1. Грачев В.В., Петров В.И. Теоретические основы и технологии поверхностного упрочнения и создание градиентных структур в рельсах // Актуальные проблемы производства рельсов: Монография / Под ред. В.Е. Громова. - Новокузнецк: СибГИУ, 2001. - С. 164-175.

2. Анализ теплофизической ситуации при дифференцированной закалке / Сарычев В.Д., Грачев В.В., Рыбянец В.А. и др. // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 2001. - № 4. - С. 46-48.

3. Исследование градиентных структур в рельсовой стали и моделирование теплофизических процессов их образования при термической обработке / Грачев В.В., Сарычев В.Д., Петров В.И., Громов В.Е. // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 2001. - № 10. - С. 38-41.

4. Формирование градиентной структуры при дифференцированной закалке рельсовой стали / Грачев В.В., Сарычев В.Д., Петров В.И., Громов В.Е. // МиТОМ. 2001. - № 11. - С. 38-39.

5. Формирование градиентных структурно-фазовых состояний в рельсовой стали при дифференцированной закалке и в процессе эксплуатации /114

6. Грачев В.В., Сарычев В.Д., Петров В.И., Громов В.Е. // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". Новокузнецк, 2002. - С. 197-207.

7. Поверхностное упрочнение рельсов и их эксплуатационная стойкость / Сарычев В.Д., Грачев В.В., Петров В.И., Громов В.Е. // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". Новокузнецк, 2002. - С. 140-149.

8. Формирование градиентных структур при термической обработке и в процессе эксплуатации рельсов / Грачев В.В., Сарычев В.Д., Петров В.И., Громов В.Е. // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 2002. - № 8. - С. 75-78.

9. Структура перлита в рельсовой стали после дифференцированной закалки и плазменной обработки / Коваленко В.В., Грачев В.В., Сарычев В.Д. и др. // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 2002. - № 10. - С. 50-52.

10. Сладкошеев В.Т., Казарновский Д.С., Левченко Н.Ф. и др. Важнейшие научно-технические задачи по производству рельсов в XI пятилетке. В сб. Производство железнодорожных рельсов и колес. Харьков, 1980. С. 5.

11. Бромберг Е.М., Вериго М.Ф., Данилов В.Н. и др. Взаимодействие пути и подвижного состава. М.: Трансжелдориздат, 1950. - 280 с.

12. Раузин Я.Р., Шур Е.А. Конструктивная прочность стали. М.: Машиностроение, 1975. - 58 с.

13. Вериго М.Ф., Коган А .Я. Взаимодействие пути и подвижного состава / Под ред. М.Ф. Вериго. М.: Транспорт, 1986. - 559 с.

14. Нестеров Д.К., Ермолаев В.Н., Степанов В.А. и др. Новая схема производства термически упрочненных рельсов // Металлург. 1990. - № 11. -С. 36-37.

15. Скаков А.И. Качество железнодорожных рельсов. М.: Металлург-издат, 1955. - 368 с.

16. Золотарский А.Ф., Раузин Я.Р., Шур Е.А. и др. Термически упрочненные рельсы. М.: Транспорт, 1976. - 264 с.

17. Нестеров Д. К., Левченко Н.Ф. Состояние и перспективы повышения качества железнодорожных рельсов // Сталь. 1988. - № 5. - С. 52-54.115

18. Юнин Г.Н. О техническом перевооружении и реконструкции отечественного рельсового производства // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". Новокузнецк, 2002. - С. 7-9.

19. Снитко Ю.П., Галямов А.Х., Никитин С.В. Современное состояние производства рельсов за рубежом // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". Новокузнецк, 2002. - С. 10-30.

20. Нестеров Д.К., Кузнецов А.Ф., Таптыгин Ю.М. и др. Производство железнодорожных рельсов из непрерывнолитых заготовок // Металлург. № 7.-С. 33-34.

21. Щапов Н.П.: В кн. Термическая обработка рельсов. М.: Изд. АН СССР, 1950.-С. 186-206.

22. Явойский В.И., Близнюков С.А., Вишкарев А.Ф. и др. Включения и газы в сталях. М.: Металлургия, 1979. - 272 с.

23. Полухин П.И., Грдина Ю.В., Зарвин Г.Я. Прокатка и термическая обработка рельсов. М.: Металлургиздат, 1962. - 425 с.

24. Беседин П.Т., Тиховский В.А. Влияние нормализации на свойства бессемеровской стали // Бюллетень научно-технической информации УкрНИИМет. Металлургиздат, 1957. - 12 с.

25. Тиховский В.А., Казарновский Д.С. Влияние нормализации на свойства мартеновской стали // Сталь. 1952. - № 7. - С. 635-641.

26. Свойства и термическая обработка рельсов: Труды Сибирского металлургического института им. С. Орджоникидзе. Сталинск: Изд. НТО СМИ, 1941.-431 с.

27. А.С. 541581757 А1. Способ закалки концов рельсов с прокатного нагрева / Мильман Е.А., Гончаренко С.Г., Чабанюк А.С., Шитилова Е.А. // БИ.- 1988.-№25.

28. А.С. 541581757 А1. Способ закалки концов рельсов с прокатного нагрева / Мильман Е.А., Гончаренко С.Г., Шитилова Е.А., Изюмский В.А. // БИ.-1990.-№28.116

29. Нестеров Д.К., Казарновский Д.С., Левченко Н.Ф. Динамика повышения качества рельсов. В кн.: Основные направления повышения качества железнодорожных рельсов и колес. - Харьков, 1983. - С. 5-12.

30. Лемпицкий В.В., Казарновский Д.С., Губерт С.В. и др. Производство и термическая обработка железнодорожных рельсов. М.: Металлургия, 1972.-272 с.

31. Нестеров Д.К., Разинькова Н.Н., Чернякова Л.Е. и др. Структура и механические свойства объемно-закаленных в масле рельсов типа Р65 // МиТОМ. № 4. - С. 45-47.

32. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. / Под ред. Бернштейна М.Л., Рахштадта А.Г., Т. 2. М.: Металлургия, 1983. -216 с.

33. Нестеров Д.К., Сапожков В.Е., Левченко Н.Ф. и др. Технология термообработки рельсов для работы в особо тяжелых условиях эксплуатации // Сталь. 1989. - № 7. - С. 79-82.

34. Нестеров Д.К., Сапожков В.Е., Левченко Н.Ф. и др. Упрочнение рельсов из эвтектоидной стали комбинированной термической обработкой // МиТОМ. 1989. - № 12. - С. 2-5.

35. Попов А.А., Попова Л.Е. Изотермические и термокинетические ди-анраммы распада переохлажденного аустенита. М.: Металлургия, 1965. -495 с.

36. Мешков Ю.В., Пахаренко Г.А. Структура металлов и хрупкость стальных изделий. Киев: Наукова думка, 1985. - 266 с.

37. Люты В. Закалочные среды: Справ, изд. / Под ред. С.Б. Масленникова. Челябинск.: Металлургия, Челябинское отд., 1990. - 192 с.

38. А.С. 1441797. Способ производства термоупрочненных рельсов / Нестеров Д.К., Степанов В.А., Ермолаев В.Н. и др. // БИ. 1987. - № 17.

39. А.С. 1403624. Способ термической обработки рельсов / Сырейщи-кова В.И., Колосова Э.Л., Муравьев Е.А. и др. // БИ 1986. - № 11.117

40. Иванов А.В., Бердышев В.А., Кузнецова В.А., Челышев Н.А. и др. Дифференцированная закалка и свойства рельсов из стали М76 // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1998. - № 2. - С. 39-42.

41. Бердышев В.А., Иванов Ю.Ф., Петров В.И. и др. Послойный структурно-фазовый анализ прошедшей дифференцированную закалку рельсовой стали // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1998. - № 6. - С. 17-21.

42. А.С. 1082843. Способ термической обработки рельсов / Линев С.А. // БИ. 1986. - № 12.

43. А.С. 1174487. Способ термической обработки рельсов / Бабич А.П., Ермолаев В. Н., Шпак В.И. и др. // БИ. 1985. - № 31.

44. Звигинцева Г.Е., Николаева H.JL, Эйсмонд Ю.Г. Закаливающие среды на основе полимера ПК-2 // МиТОМ. 1986. - № 10. - С. 19-21.

45. Божко Г.Т., Банных О.А., Кобаско Н.И. Сравнительная оценка эффективности закалочных сред на водной основе // МиТОМ. 1986. - № 10. -С. 21-25.

46. Ежов В.М., Дунаев Н.В., Яхнин А.С. Закалка крупных поковок в охлаждающей среде на основе водорастворимого полимера // МиТОМ. -1986. -№ 10.-С. 13-16.

47. Лисицин А.Л. Трибология в ВНИИЖТ // Трение и износ. 1995. -№ 1.-С. 8-12.

48. Боковой износ рельсов и гребней колесных пар подвижного состава в кривых / Под ред. В.Г. Григоренко. Хабаровск, 1991. - 143 с.

49. Шур Е.А., Чурюмова И.А. Сопротивление рельсов перспективного производства усталостному разрушению // Вестник ВНИИЖТ. 1991. - № 1. - С. 43-47.

50. Изготовление рельсов с термоупрочненной головкой с прокатного нагрева / Ин-т "Черметинформация". Пер. материала фирмы "VOEST-Alpine AG". 1988. -№4093. -5 с.118

51. Фукуда К., Вада Н. Способ струйного охлаждения рельсов с погружением // Тэцу то хаганэ. 1987. - Т. 73, № 3. - С. 156.

52. Кагаяма X., Сушно В., Фукуда К. Термообработка рельсов с применением воздушного обдува // Тэцу то хаганэ. 1987. - Т. 73, № 5. - С. 173.

53. Макино Е., Судзуки Т., Сугино В. Термообработка рельсов с применением водовоздушного тумана // Тэцу то хаганэ. 1987. — Т. 73, № 5. - С. 174.

54. Фукуда К., Кагаяма X., Макино Е. Термообработка рельсов с применением соляной ванны // Тэцу то хаганэ. 1987. - Т. 73, № 5. - С. 175.

55. Катаока Ю., Мориока С., Фукуда К. и др. Термообработка рельсов струями перегретой воды // Тэцу то хаганэ. 1987. - Т. 73, № 13. - С. 155.

56. Поляков В.В., Великанов А.В. Основы технологии производства железнодорожных рельсов. -М.: Металлургия, 1990. 416 с.

57. Марков Д.П. Закалка колес подвижного состава на высокую твердость для снижения бокового износа // Вестник ВНИИЖТ. 1997. - № 1. - С. 36-42.

58. Нестеров Д.К. и др. Комбинированная термическая обработка рельсов из углеродистой заэвтектоидной стали // Черная металлургия: Бюл. ин-та Черметинформация. 1988. - Вып. 9. - С. 44-46.

59. Кидин И.П. Физические основы электротермической обработки металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1969. - 376 с.

60. Шепеляковский К.З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве. М.: Машиностроение, 1972. - 288 с.

61. Бабей Ю.И. Физические основы импульсного упрочнения стали и чугуна. Киев: Наукова думка, 1988. - 240 с.

62. Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностной лазерной обработки. М.: Высшая школа, 1987. - 191 с.119

63. Development of NKK Low alloy Head Hardened rails / Veda M., Fukuda K., Wada T. e.a. // Nippon Kokan Technical Report overseas. - 1987. - № 48.-P. 49-58.

64. Лыков A.M., Почепаев В.Г., Редькин Ю.Г. и др. Плазменное упрочнение сталей // ФиХОМ. 1997. - № 3. - С. 27-32.

65. Малинов Л.С. Получение макронеоднородных структур в сталях методом дифференцированной обработки // МиТОМ. 1997. - № 4. - С. 7-11.

66. Федин М.В. Объемно-поверхностное упрочнение деталей железнодорожного транспорта // МиТОМ. 1996. - № 9. - С. 2-6.

67. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Козлов Э.В. и др. Структурные изменения глубинных слоев материала после модификации ионными пучками и природа его упрочнения // ДАН СССР. 1987. - Т. 296. - № 4. - С. 869-871.

68. Шаркеев Ю.П., Пушкарева Г.В., Рябчиков А.И. Модификация микроструктуры и механических свойств чистых металлов ионными пучками высоких энергий // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1990. - № 10. - С. 9091.

69. Sharkeev Y., Gritsenko В., Fortuna S., Perry A. Modification of metallic materials and hard coatings using metal ion implantation // Vacuum. 1999. - V. 52.-P. 247-254.

70. Электростимулированная пластичность металлов и сплавов /

71. B.Е. Громов, Л.Б. Зуев, Э.В. Козлов и др. М.: Недра, 1996. - 290 с.

72. Симаков В.П., Будовских Е.А., Носарев П.С. и др. Обработка титанового сплава импульсной гетерогенной плазмой с оплавлением и легированием поверхностного слоя алюминием и никелем // ФиХОМ. 1991. - № 5.1. C. 60-66.

73. Будовских Е.А., Сарычев В.Д., Коврова О.А. и др. Науглероживание с оплавлением поверхности титанового сплава и железа импульсным воздействием гетерогенных плазменных пучков // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1992. - № 6. - С. 89-93.120

74. Будовских Е.А., Сарычев В.Д., Симаков В.П. и др. Импульсное науглероживание никеля и меди воздействием плазменных пучков // Электрон, обраб. материалов. 1993. - № 3. - С. 20-24.

75. Будовских Е.А., Сарычев В.Д., Симаков В.П. и др. О конвективном механизме жидкофазного легирования поверхности металлов при импульсном плазменном воздействии // ФиХОМ. 1993. - № 1. - С. 59-66.

76. Будовских Е.А., Назарова Н.Н., Носарев П.С. Фазовый состав и микроструктура поверхностных слоев железа, науглероженных импульсным воздействием гетерогенных плазменных пучков // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1994. - № 12. - С. 29-33.

77. Иванов Ю.Ф., Итин В.И., Лыков С.В. и др. Фазовые и структурные изменения в стали 45 под действием низкоэнергетичного сильноточного электронного пучка // Металлы. 1993. - № 3. - С. 130-140.

78. Иванов Ю.Ф., Итин В.И., Лыков С.В. и др. Структурный анализ зоны термического влияния стали 45, обработанной низкоэнергетичным сильноточным электронным пучком // ФММ. 1993. - № 5. - С. 103-112.

79. Малинов Л.С. Получение макронеоднородностей регулярной структуры в сталях методами дифференцированной обработки // МиТОМ. 1997. -№4.-С. 9-11.

80. Бердышев В.А., Иванов Ю.Ф., Игнатенко Л.Н. и др. Градиентные структурно-фазовые состояния, возникшие в стали 70ХГСА, подвергнутой магнитоплазменной обработке // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1998. -№ 4. - С. 29-34.

81. Домбровский Ю.М., Бровер А.В. Обработка стали воздушно-плазменной дугой со сканированием //МиТОМ. 1999. -№ 1.-С. 10-13.

82. Иванов П.П., Исакаев Э.Х., Изотов В.И. и др. Эффективный способ поверхностного упрочнения железнодорожных колес // Сталь. 2000. - № 1. -С. 63-66.121

83. Кудлай А.С., Дементьева Ж.А. Формирование в стали микроструктуры переходной зоны при прерванной закалке и структурной неоднородности при двухстадийном охлаждении // МиТОМ. 2000. - № 2. - С. 11-14.

84. Гуреев Д.М., Сидоров А.П., Ямщиков С.В. // Трение и износ. -1992. Т. 13. - № 5. - С. 881-866.

85. Данильченко В.Е., Польчук Б.Б. Лазерное упрочнение технического железа // ФММ. 1998. - Т. 86. - № 4. - С. 124-128.

86. Шур Е.А., Федин В.М., Жигалкин И.Г. и др. Новый метод термической обработки рельсов с использованием двустороннего охлаждения // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". Новокузнецк, 2002. - С. 149-155.

87. Галицын Г.А., Добужская А.Б., Муравьев Е.А. Технология термообработки железнодорожных рельсов и накладок при охлаждении в воде // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". Новокузнецк, 2002. -С. 156-167.

88. А.С. 176942. Способ термической обработки рельсов / Ю.В. Грдина, А.А. Говоров, B.C. Львов и др. // БИ. 1965. - № 24.

89. Грдина Ю.В., Шубина Н.Н. Газовая закалка концов рельсов // Сталь. 1940. - № 10. - С. 40-44.

90. Беседин П.Т. Способ термической обработки рельсов // Бюл. изобр. 1970. -№ 15.

91. Шепеляковский К.З. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой с индукционного нагрева. М.: Машиностроение, 1972. - 289 с.

92. Шепеляковский К.З. Поверхностная и объемно-поверхностная закалка стали как средство упрочнения ответственных деталей машин и экономии материальных ресурсов // МиТОМ. 1993. - № 11. - С. 8-14.

93. Федин В.М. Закалка рельсов быстродвижущимися потоками воды // МиТОМ. 1993. - № 8. - С. 2-5.122

94. Федин В.М. Объемно-поверхностное упрочнение деталей железнодорожного транспорта быстродвижущимися потоками воды // МиТОМ. -1996.-№9.-С. 2-6.

95. Марков Д.П. Влияние легирующих элементов на прокаливаемость колесной стали // Вестник ВНИИЖТ. 1994. - № 7. - С. 18-21.

96. Дегтярев С.И., Нестеров Д.К., Сапожков В.Е. и др. Усовершенствование технологии термической обработки железнодорожных рельсов с нагрева ТВЧ // Сталь. 1998. - № 2. - С. 54-56.

97. Муханов Г.Н., Алексеев П.В. Способ плазменной термической обработки поверхностного слоя деталей и плазменная горелка для термической обработки поверхностного слоя деталей / Патент № 2021645. Зарегистр. 15.10.1994.

98. Чкалов JI.A., Квасов М.И., Шарадзе О.Х. и др. Лазерное упрочнение колес и рельсов // Железнодорожный транспорт. 1998. - № 10. - С. 31-36.

99. Андреев А.И., Комаров К.Л., Карпущенко Н.И. // Железнодорожный транспорт. 1997. - № 7. - С. 31-35.

100. Шур Е.А., Пан А.В. // Железнодорожный транспорт. 1998. -№ 4. - С. 57-60.

101. Тимошенко С.П. К вопросу о прочности рельса. В кн.: Прочность и колебания элементов конструкций. М.: Наука, 1975. - 704 с.

102. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1987.479 с.

103. Шур Е.А. Повреждения рельсов. М.: Транспорт, 1971. - 110 с.

104. Ларин Т.В. Цельнокатаные железнодорожные колеса. М., 1956. -250 с.

105. Яковлев В.Ф. Исследование контактных напряжений в элементах колеса и рельса при действии вертикальных и касательных сил // Тр. ЛИИЖТ. 1962. - Вып. 187. - С. 3-89.123

106. Яковлев В.Ф. О параметрах расчетной схемы сил взаимодействия в контакте колеса и рельса // Тр. ЛИИЖТ. 1964. - Вып. 222. - С. 3-212.

107. Яковлев В.Ф. Вопросы исследования контактных напряжений в рельсах и бандажах колес. В сб. ст. по вопросам качества рельсов // Труды НИИЖ/Д Т.-1961.-Вып. 8.-С. 17-33.

108. Пинегин С.В. Трение и качение в машинах и приборах. М.: Машиностроение, 1976. - 263 с.

109. Глаголев Н.И. Трение и износ при качении цилиндрических тел // Инженерный журнал АН СССР. 1964. - Т. 4. - Вып. 4. - С. 659-672.

110. Ишлинский А.Ю. Механика: идеи, задачи, приложения. М.: Наука, 1985. - 624 с.

111. Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М.: Мир, 1989.- 509 с.

112. Митрохин А.Н. "Колесо рельс": требуется более совершенная теория // Железнодорожный транспорт. - 1998. - № 7. - С. 41-44.

113. Пашолок И.Л., Харитонов В.Б. О возможном повышении износостойкости железнодорожных колес // Вестник ВНИИЖТ. 1997. - № 1. - С. 32-36.

114. Пашолок И.Л., Цюренко В.Н., Самохин Е.Н. Повышение твердости колес // Железнодорожный транспорт. 1999. - № 7. - С. 40-43.

115. Сарычев В.Д., Бердышев В.А., Петров В.И. Теоретическая модель воздействия нагрузки на упрочненный рельс // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1998.-№ 4. - С. 17-20.

116. Рыковский Б.П., Смирнов В.А., Щетинин Г.М. Местное упрочнение деталей поверхностным наклепом. М.: Машиностроение, 1985. - 152 с.

117. Сарычев В.Д., Калашников С.Н., Воронов И.Н. и др. Теоретический анализ напряжений в переходной зоне упрочненный слой матрица // Сб. тр. Юбилейной рельсовой комиссии ОАО "КМК". - Новокузнецк, 2002. -С. 215-229.

118. Металловедение и термическая обработка стали: Справ, изд. / Под ред. Бернштейна M.JL, Рахштадта А.Г., Т. 3. М.: Металлургия, 1983. -216 с.

119. Колосова Э.Л., Щербакова Л.П., Эйсмондт Ю.Г. и др. Исследование возможности использования полимерной среды для закалки рельсов // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1988. - № 12. - С. 76-80.

120. Чернявский К.С. Стереология в металловедении. М.: Металлургия, 1977.-280 с.

121. Тушинский Л.И., Батаев А.А., Тихомирова Л.Б. Структура перлита и конструктивная прочность стали. Новосибирск: Наука, 1993. - 280 с.

122. Громов В.Е., Бердышев В.А., Козлов Э.В. и др. Градиентные структурно-фазовые состояния в рельсовой стали. М.: «Недра коммюни-кейшинс ЛТД», 2000. - 176 с.

123. Нестеров Д.К., Сапожков В.Е., Дегтярев С.И. Математическая модель температурного поля рельса и многосопловое устройство для индукционной закалки головки рельсов // МиТОМ. 1999. - № 12. - С. 31-35.

124. Воронов А.Н., Квачкай Т., Жадан В.Т. и др. Моделирование на ЭВМ превращений аустенита при охлаждении стали // Металлы. 1991. -№2.-С. 81-89.

125. Ion J., Easterling R., Ashby M. // Acta metal. 1984. - Vol 32. -№ 11.-P. 1949-1962.

126. Глытенко А.Л., Шмаков В.A. // ДАН СССР. 1984. - Т. 236. -№6. -С. 1392-1396.

127. Карлсроу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Мир, 1964.-487 с.125

128. Огибалов П.М., Мирзаджанзаде А.Х. Механика физических процессов. М.: Изд-во МГУ, 1976. - 370 с.

129. Мирзаев Д.А., Окишев К.Ю., Счастливцев В.М. и др. Кинетика образования бейнита и пакетного мартенсита // ФММ. 2000. т. 90. № 5. С. 5565.

130. Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А., Счастливцев В.М. и др. Кинетика образования феррита в низкоуглеродистом сплаве Fe-9 % Сг // МиТОМ. 2000. №9. С. 6-10.

131. Иванисенко Ю.В., Бауманн Г., Фехт Г. и др. Наноструктура и твердость «белого слоя» на поверхности железнодорожных рельсов // ФММ. 1997. т.83. № 3. С. 104-111.unit Unitl;interface

132. Программа расчета теплового поля изделия сложной формы (рельса)uses

133. Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, Mask, Buttons, Menus, ComCtrls;type

134. Окно для вывода графики //Выход из программы //Меню1. Начальная температура

135. Старт/стоп //Обнуление результатов1. Окно ввода а1. Процедура выхода1. Внешняя температура

136. Shift: TShiftState; X, Y: Integer); procedure Button2Click(Sender: TObject); private

137. Private declarations } public

138. Public declarations } end;function Rgb (red,green,blue: integer):integer;var1. Forml: TForml;

139. Tnew,Told: array 1.132,1. . 305. of Extended; //Массивы температур на предыдущем и следующем шаге

140. AssignFile(F,'rel.dat'); //Открытие файла с данными Reset(F);1. For n:=1 to 305 do Begin1. ReadLn(F,S);

141. Rn.:=StrToInt(S); //Заполнение массива R[] данными из файла End;

142. CloseFile(F); //Закрытие файлаa:=0.000001; //Коэф.температуропроводностиdx:=0.005; //Дискретиз.по пространству 0,5 мм

143. Тг:=850; //Начальная Т рельса

144. Tohl:=850; //Внешняя температураend;procedure TForml.AboutlClick(Sender: TObject); begin

145. MessageDlg(' ',mtCustom,mbOk., 0)end;procedure TForml.TrackBarlChange(Sender: TObject);//Вызывается при изменении1. Начальной Тbegin1.bel1.Caption:=IntToStr(TrackBar1.Position*50)+' C';

146. Tr:=TrackBarl.Position*50;end;procedure TForml.TrackBar2Change(Sender: TObject);//Вызывается при изменении1. Внешней Тbegin1.bel2.Caption:=IntToStr(TrackBar2.Position*50)+' С';

147. Application.ProcessMessages; //Интерфейсные процедурыif Startl.Down=False then //Проверка на остановку расчета (кнопка *Старт*отжата)begin

148. Прорисовка рельса текущим цветом (зависит от Т)

149. Forml.'Tag:=l; у:=1; Repeatfor xl:=1 to Rу. do Begin

150. Toldxl,1.:=Tohl; Tnew[xl,1]:=Tohl; End;yl:=i; Repeat

151. For xl:=Ryl.+l to 132 do //Охлаждаем последующие слои Told[xl,yl]:=Tohl; yl:=yl+l;

152. Until у1>17; //До dx*17 (можно менять)yl:=2; Repeat

153. Application.ProcessMessages; for xl:=2 to Ryl.-1 do Begin

154. Граничные условия на слои до dx*17 (охлаждение) End;

155. Tnewl,yl.:=Tnew[2,yl]; //Ниже теплообмена нет (>dx*17)

156. TnewR[yl.,yl]:=Tnew[R[yl]-1,yl]; //Ниже" теплообмена нет (>dx*17) yl:=yl+l; Until yl>304;for xl:=1 to R305. do

157. Tnewxl,305.:=Tr; //На нижней границе теплообмена нету: =0;

158. Toldxl, у.:=Tnew[xl,у]; //Переписываем новый массив в старый End;у:=у+1; Until у>305;

159. Until Startl.Down=False; end;procedure TForml.ImagelMouseDown(Sender: TObject; Button: TMouseButton; //Процедура вывода на экран Т и расстояния от головки рельса по щелчку мыши

160. Shift: TShiftState; X, Y: Integer); begin

161. StatusBarl.Panels2.Text:='Температура: '+FloatToStr(Tnew[(abs(132-X)+1),Y]) StatusBarl.Panels1. .Text: = 'Расст.от верха : '+FloatToStr(у/2-0.5); end;procedure TForml. Button2jClick (Sender: TObject); //Процедура обнуления var j: Integer; begin131

162. With Imagel.Canvas do //Стираем предыдущий рельс Begin Pen.Color:=clWhite; For j:=0 to 305 do begin MoveTo (0,j) ; LineTo(263,j);ft***********************1. End; .1. Forml.Tag:=0; time:=0;

163. Обнуляем все переменные //Обнуляем время е; //1. Интерфейсные процедуры

164. TrackBar1.Enabled:=True; Labell.Enabled:=True; end;end.