Tribological properties of tyre steel in rolling-sliding contact against bainitic rail steel

• Autorzy: Krawczyk J. , Witaszek M. , Witaszek K.

Warianty tytułu

PL

Właściwości tribologiczne stali obręczowej przy współpracy toczno-ślizgowej z bainityczną stalą szynową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Recently a development of new rail steels takes place. Steels with bainitic microstructure are considered to be alternative for pearlitic ones, because they exhibit high strength and good toughness. Also their wear behaviour can outperform the other microstructures in some conditions. Nevertheless no or little attention is devoted to study how the use of bainitic rail steels influences wear processes of wheels. This article is an attempt to file this gap. The influence of slippage and rotational speed on wear behaviour of a B6 tyre steel mated with the first polish bainitic rail steel, in rolling-sliding, high-pressure, friction conditions was studied. For this study laboratory friction and wear tests were carried out on an Amsler apparatus. The effect of slippage and rotational speed on mass loss and coefficient of friction was determined. To study wear mechanisms optical microscopic observations were carried out. The dependence between test parameters and thickness of plastically deformed layer as well as fracture length and depth was assessed.

PL

Obecnie ma miejsce rozwój nowych stali szynowych. Stale o strukturze bainitycznej są uważane za materiały alternatywne wobec tradycyjnych stali perlitycznych, ponieważ wykazują wysoką wytrzymałość i odporność na pękanie. Również pod względem odporności na zużycie stale bainityczne mogą przewyższać stale o innych mikrostrukturach. W badaniach nad takimi stalami niewiele uwagi poświęca się wpływowi ich zastosowania na zużywanie kół kolejowych. Niniejsza praca stanowi próbę wypełnienia tej luki. Określono w niej wpływ poślizgu i prędkości ruchu obrotowego na zużycie próbek ze stali obręczowej gatunku B6, w styku z pierwszą, polską, bainityczną stalą szynową, przy wysokim nacisku w warunkach suchego tarcia tocznego z poślizgiem. W tym celu przeprowadzono badania tribologiczne na stanowisku Amslera. Ich wynikami było zużycie wagowe i współczynnik tarcia dla różnych poślizgów i prędkości obrotowych współpracujących elementów. Mechanizmy zużywania były badane za pomocą obserwacji mikroskopowych powierzchni po teście tribologicznym oraz obserwacji metalograficznych przekrojów próbek. Na ich podstawie określono również zależność grubości warstwy odkształconej plastycznie oraz długości i głębokości pęknięć od parametrów badań.

Słowa kluczowe

EN

tyre steel; wear; wear mechanisms; friction coefficient

PL

stal obręczowa; odporność; współczynnik tarcia; zużycie

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 3
• Strony: 709--715
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krawczyk J.

autor

Witaszek M.

autor

Witaszek K.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, Department of Physical and Powder Metallurgy, AGH University of Science and Technology, 30-059 Krakow, 30. Mickiewicza Av., Poland

Bibliografia

• [1] T. M. Beagley, Severe wear of rolling/sliding contacts. Wear 36, 317-335 (1976).
• [2] F. Bucher, K. Knothe, A. Theiler, normal and tangential contact problem of surfaces with measured roughness. The 5th International Conference Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Tokyo, Japan 25-28 July 2000, pp. 96-103.
• [3] T. Jendel, Prediction of wheel profile wear - comparisons with field measurements. The 5th International Conference Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Tokyo, Japan 25-28 July 2000, pp. 117-124.
• [4] T. Makino, M. Yamamoto, T. Fujimura, Effect of material on spalling properties of railroad wheels. The 5th International Conference Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Tokyo, Japan 25-28 July 2000, pp. 279-286.
• [5] K. M. Lee, A.A. Polycorpou, Wear of conventional pearlitic and improved bainitic steels. Wear 259, 391-399 (2005).
• [6] F. C. Robles Hernández, N.G. Demas, D.D. Davis, A.A. Polycarpou, L. Maal, Mechanical properties and wear performance of premium rail steels. Wear 263, 766-772 (2007).
• [7] M. Witaszek, The influence of pressure and sliding velocity on the wear of a bainitic rail steel in the presence of lubricant. Tribologia, 220 4, 203-209 (2008).
• [8] M. Witaszek, J. Krawczyk, K. Witaszek, The influence of slippage on wear and microstructural changes of a bainitic rail steel. Tribologia 234 6, 237-246 (2010).
• [9] H. Yokoyama, S. Mitao, S. Yamamoto, M. Fujikake, Effect of the angle of attack on flaking behaviour in pearlitic and bainitic steel rails. The 5th International Conference Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems, Tokyo, Japan 25-28 July 2000, pp. 154-160.
• [10] J. Pacyna, The microstructure and properties of the new bainitic rail steels. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 28, 19-22 (2008).
• [11] U. Olofsson, T. Telliskivi, Wear, plastic deformations and friction of two rail steels - a full-scale test and a laboratory study. Wear 254, 80-93 (2003).
• [12] H. Krause, G. Poll, The influence of tangential tractions at the surface on the stresses in contacting bodies during rolling-sliding contact. Wear 88, 221-232 (1983).