Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии и рентгеноструктурного анализа проведены исследования изменения структуры, фазового состава и дефектной субструктуры по центральной оси и оси симметрии выкружки головки дифференцировано закаленных рельсов на различном расстоянии 0, 2, 10 мм от поверхности после пропущенного тоннажа 691.8 ꞏ 106 и 1411 ꞏ 106 т брутто и выполнен количественный анализ перераспределения атомов углерода. Показано, что длительная эксплуатация рельсов

more »

... ждается протеканием одновременно двух процессов эволюции/деградации структуры и фазового состава колоний пластинчатого перлита, а именно: перерезания и «холодного» растворения пластин цементита. Первый процесс осуществляется по механизму перерезания карбидных частиц и последующего «растаскивания» их осколков, что сопровождается лишь изменением их линейных размеров и морфологии. Второй процесс разрушения пластин цементита в колониях перлита связан с перемещением атомов углерода из кристаллической решетки цементита на дислокации, вследствие чего становится возможным протекание структурно-фазового превращения в металле рельсов. Это обусловлено невысоким уровнем средней энергии связи атомов углерода с дислокациями (~0.6 эВ) и с атомами железа в кристаллической решетке цементита (~0.4 эВ). Выявлено появление наноразмерных частиц цементита в ферритной матрице, что сопровождалось дислокационным скольжением и деформационно-индуцированным распадом твердого раствора углерода в -Fe. Построены зависимости изменения общего предела текучести от расстояния до поверхности катания по различным направлениям в головке рельсов. С использованием представлений об уровне изгиба-кручения проведена оценка содержания углерода на структурных элементах рельсовой стали. Если в исходном состоянии углерод в основном содержится в частицах цементита, то после длительной эксплуатации рельсов местом расположения углерода, наряду с частицами цементита, являются дефекты кристаллической структуры стали (дислокации, границы зерен и субзерен). В то же время в п [...]