Zużycie tribologiczne kształtowników szynowych ze stali o różnej morfologii perlitu w rozjazdach kolejowych

• Autorzy: Herian J. , Aniołek K.

Warianty tytułu

EN

Tribological wear of railway sections from steel with a different pearlite morphology in railroad switches

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule scharakteryzowano perlityczne stale szynowe stosowane w budowie dróg kolejowych. Przedstawiono konstrukcje i wymagania stawiane rozjazdom kolejowym. W pomiarach eksploatacyjnych określono zużycie na powierzchni tocznej dzioba krzyżownicy rozjazdu kolejowego, które przedstawiono w trzech przekrojach od czoła dzioba za pomocą profilomierza laserowego. Wykazano występowanie nierównomierności zużycia profilu powierzchni tocznej na długości dzioba krzyżownicy. Omówiono wpływ parametrów procesu wyżarzania izotermicznego na morfologię perlitu i właściwości stali R260. Strukturę perlityczną o zróżnicowanej morfologii perlitu uzyskano podczas fizycznego modelowania wyżarzania izotermicznego na symulatorze Gleeble 3800. Badania mikrostruktury wykonano na skaningowym mikroskopie elektronowym HITACHI S-3400N. Po obróbce cieplnej stwierdzono występowanie mikrostruktury perlitycznej o koloniach perlitu drobniejszych w stosunku do kolonii po walcowaniu na gorąco. Wykazano, że obniżenie temperatury wytrzymania izotermicznego wpływa na zmniejszenie odległości międzypłytkowej w stali perlitycznej. Na podstawie otrzymanych wyników opracowano zależności pomiędzy odpornością na zużycie ścierne a morfologią perlitu dla warunków eksploatacyjnych występujących w rozjazdach kolejowych. Przeprowadzone badania po twierdziły, że wytrzymałość na rozciąganie jest zależna liniowo od temperatury wyżarzania izotermicznego i zwiększa się ze zmniejszeniem odległości między płytkami cementytu. Badania odporności na zużycie przez tarcie wykonano dla stali o różnej morfologii perlitu na stanowisku Amslera w warunkach tarcia toczno-ślizgowego. Wykazano, że zużycie materiału jest zależne od parametrów eksploatacyjnych oraz odległości między płytkami cementytu. Odporność na zużycie stali R260 o różnej morfologii perlitu rośnie, gdy maleje odległość między płytkami cementytu oraz zmniejsza się ze wzrostem obciążenia i poślizgu.

EN

The article presents the characteristics of pearlite rail steels used in the construction of railways. The text shows constructions and requirements set to the switches. The tribological wear on the rolling surface of an actual frog point of the switch was determined in the operational measurements. These measurements were presented in three sections from the front of the actual frog point using a laser profile measurement gauge. It has been shown that there are some irregularities of the rolling surface section wear on the length of the actual frog point. The article discusses the influence of isothermal annealing process parameters on the pearlite morphology and properties of the R260 steel. The pearlite structure with a diverse pearlite morphology was obtained in the physical modelling of the isothermal annealing on the 3800 Gleeble Simulator. Tests of microstructure were carried out on the HITACHI S-3400N scanning electron microscope. After the heat treatment, the existence of the pearlite microstructure with pearlite colonies was identified. They were smaller in relation to colonies after the hot rolling process. It was shown that the reduction of isothermal holding temperature influences the decrease of the interlamellar distance in the pearlite steel. On the basis of the received results, the dependences between the resistance to the wear and the pearlite morphology for operational conditions occurring in the switches were estimated. The examination of mechanical properties evaluation confirmed, that the tensile strength is dependent lineally on the isothermal annealing temperature and increases as the interlamellar distance in cementite decreases. The resistance to the wear tests were conducted for steel with a different morphology of pearlite on the Amsler stand in conditions of rolling-sliding frictions. It was shown that the material wear depends on the operational parameters, as well as on the interlamellar distance. The resistance to the wear of R260 steel with a different pearlite morphology increases, when the interlamellar distance in cementite decreases and decreases as the load and slip increase.

Słowa kluczowe

PL

morfologia perlitu; zużycie; rozjazdy kolejowe; kształtowniki klockowe

EN

pearlite morphology; wear; railroad switches; block sections

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 1
• Strony: 44--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Herian J.

autor

Aniołek K.

• Katedra Technologii Materiałów, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] Aniołek K., Herian J., Sułkowski R.: Wybrane aspekty kształtowania mikrostruktury stali szynowej oraz jej wpływ na odporność na zużycie ścierne, Hutnik-Wiadomości Hutnicze 5 (2007) 251÷255.
• [2] Herian J., Aniołek K.: The structure and properties of steel with different pearlite morphology and its resistance to abrasive wear. Archives of Materials Science and Engineering 31 (2) (2008) 83÷86.
• [3] Aniołek K., Herian J., Sułkowski R.: Badania eksploatacyjne zużycia ściernego krzyżownic podwójnych rozjazdów krzyżowych. Hutnik- -Wiadomości Hutnicze 2 (2010) 53÷56.
• [4] Stradomski Z., Stachura S.: Role of microstructure in the mechanism of abrasive wear of high-carbon cast steels. Acta Metall.Slovaca R. 8 Spec. Issue 2 (2/2) (2002) 388÷393.
• [5] Ryś J.: Stereologia materiałów. Wydawnictwo Fotobit-Design, Kraków (1995).
• [6] Modi O. P., Mondal D. P., Prasad B. K., Singh M., Khaira H. K.: Abrasive wear behaviour of a high carbon steel: effects of microstructure and experimental parameters and correlation with mechanical properties. Materials Science and Engineering A343 (2003) 235÷242.
• [7] Maria das Gracas Mendes da Fonseca Gomes, Luiz Henrique de Almeida, Luiz Claudio F. C. Gomes, Iain Le May: Effects of microstructural parameters on the mechanical properties of eutectoid rail steels. Materials Characterization 39 (1997) 1÷14.
• [8] Caballero F. G., Capdevila C., Garcia de Andres C.: Modeling of the interlamellar spacing of isothermally formed pearlite in a eutectoid steel. Scripta Materialia 42 (2000) 537÷542.
• [9] Caballero F. G., Garcia de Andres C., Capdevila C.: Characterization and morphological analysis of pearlite in a eutectoid steel. Materials Characterization 45 (2000) 111÷116.
• [10] Buono V. T. L., Gonzalez B. M., Lima T. M., Andrade M. S.: Measurement of fine pearlite interlamellar spacing by atomic force microscopy. Journal of Materials Science 32 (1997) 1005÷1008.
• [11] Clayton P: Tribological aspects of wheel-rail contact: a review of recent experimental research. Wear 191 (1996) 170÷183.
• [12] Deters L., Proksch M.: Friction and wear testing of rail and wheel material. Wear 258 (2005) 981÷991.
• [13] Kuziak R., Głowacki M., Pietrzyk M.: Modelling of plastic flow, heat transfer and microstructural evolution during rolling of eutectoid steel rods. Journal of Materials Processing Technology 60 (1996) 589÷596.
• [14] Zakharov S., Zharov I.: Simulation of mutual wheel/rail wear. Wear 253 (2002) 100÷106.
• [15] Schastlivtsev V. M., Tabatchikova T. I., Makarov A. V., Egorova L. Yu., Yakovleva I. L.: Wear resistance of carbon steel with a structure of thinplate pearlite. Metal Science and Heat Treatment 43 (1-2) (2001) 30÷33.