Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву

Порівнюються характеристики циклічної тріщиностійкості модельної колісної сталі за нормального відриву та поперечного зсуву. Досліджується вплив термічної обробки дослідної сталі на параметри її мікроструктури та на характеристики міцності і циклічної тріщиностійкості....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2017
Hauptverfasser:	Кулик, В.В., Ленковський, Т.М., Осташ, О.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2017
Schriftenreihe:	Проблемы прочности
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173627
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву / В.В. Кулик, Т.М. Ленковський, О.П. Осташ // Проблемы прочности. — 2017. — № 2. — С. 56-63. — Бібліогр.: 37 назв. — укр

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173627
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1736272025-02-23T17:31:03Z Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву Mode I and Mode II Cyclic Crack Resistance of Wheel Steel Кулик, В.В. Ленковський, Т.М. Осташ, О.П. Научно-технический раздел Порівнюються характеристики циклічної тріщиностійкості модельної колісної сталі за нормального відриву та поперечного зсуву. Досліджується вплив термічної обробки дослідної сталі на параметри її мікроструктури та на характеристики міцності і циклічної тріщиностійкості. Сравниваются характеристики циклической трещиностойкости модельной колесной стали при нормальном отрыве и поперечном сдвиге. Исследуется влияние термической обработки опытной стали на параметры ее микроструктуры и характеристики прочности и циклической трещиностойкости. The characteristics of the mode I and mode II cyclic crack resistance of model wheel steel are compared. The effect of heat treatment of test steel on its microstructure parameters, as well as strength and cyclic crack resistance characteristics, is studied. 2017 Article Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву / В.В. Кулик, Т.М. Ленковський, О.П. Осташ // Проблемы прочности. — 2017. — № 2. — С. 56-63. — Бібліогр.: 37 назв. — укр 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173627 539.43:669.018.294 uk Проблемы прочности application/pdf Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Кулик, В.В. Ленковський, Т.М. Осташ, О.П. Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву Проблемы прочности
description	Порівнюються характеристики циклічної тріщиностійкості модельної колісної сталі за нормального відриву та поперечного зсуву. Досліджується вплив термічної обробки дослідної сталі на параметри її мікроструктури та на характеристики міцності і циклічної тріщиностійкості.
format	Article
author	Кулик, В.В. Ленковський, Т.М. Осташ, О.П.
author_facet	Кулик, В.В. Ленковський, Т.М. Осташ, О.П.
author_sort	Кулик, В.В.
title	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву
title_short	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву
title_full	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву
title_fullStr	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву
title_full_unstemmed	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву
title_sort	циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2017
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173627
citation_txt	Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву / В.В. Кулик, Т.М. Ленковський, О.П. Осташ // Проблемы прочности. — 2017. — № 2. — С. 56-63. — Бібліогр.: 37 назв. — укр
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT kulikvv cikličnatriŝinostšqkistʹkolisnoístalizanormalʹnogovidrivuipoperečnogozsuvu AT lenkovsʹkijtm cikličnatriŝinostšqkistʹkolisnoístalizanormalʹnogovidrivuipoperečnogozsuvu AT ostašop cikličnatriŝinostšqkistʹkolisnoístalizanormalʹnogovidrivuipoperečnogozsuvu AT kulikvv modeiandmodeiicycliccrackresistanceofwheelsteel AT lenkovsʹkijtm modeiandmodeiicycliccrackresistanceofwheelsteel AT ostašop modeiandmodeiicycliccrackresistanceofwheelsteel
first_indexed	2025-11-24T02:51:57Z
last_indexed	2025-11-24T02:51:57Z
_version_	1849638484824817664
fulltext	ÓÄÊ 539.43:669.018.294 Öèêë³÷íà òð³ùèíîñò³éê³ñòü êîë³ñíî¿ ñòàë³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó ³ ïîïåðå÷íîãî çñóâó Â. Â. Êóëèê à,1 , Ò. Ì. Ëåíêîâñüêèé á , Î. Ï. Îñòàø á à Íàö³îíàëüíèé óí³âåðñèòåò “Ëüâ³âñüêà ïîë³òåõí³êà”, Ëüâ³â, Óêðà¿íà á Ô³çèêî-ìåõàí³÷íèé ³íñòèòóò ³ì. Ã. Â. Êàðïåíêà ÍÀÍ Óêðà¿íè, Ëüâ³â, Óêðà¿íà 1 kulykvolodymyrvolodymyrovych@gmail.com Ïîð³âíþþòüñÿ õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ ìîäåëüíî¿ êîë³ñíî¿ ñòàë³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó òà ïîïåðå÷íîãî çñóâó. Äîñë³äæóºòüñÿ âïëèâ òåðì³÷íî¿ îáðîáêè äîñë³äíî¿ ñòàë³ íà ïàðàìåòðè ¿¿ ì³êðîñòðóêòóðè òà íà õàðàêòåðèñòèêè ì³öíîñò³ ³ öèêë³÷íî¿ òð³ùèíî- ñò³éêîñò³. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: âòîìíå ðóéíóâàííÿ, êîë³ñíà ñòàëü, öèêë³÷íà òð³ùèíîñò³éê³ñòü, íîðìàëüíèé â³äðèâ, ïîïåðå÷íèé çñóâ, ì³êðîñòðóêòóðà. Âñòóï. Çàë³çíè÷í³ êîëåñà ìîæóòü âèõîäèòè ç ëàäó âíàñë³äîê ðóéíóâàííÿ çà ð³çíèìè ìåõàí³çìàìè [1–3], ùî ïðèçâîäèòü äî âåëèêèõ åêîíîì³÷íèõ âòðàò, à ïîäåêóäè äî àâàð³éíîñò³ [4, 5]. Çà ñòàòèñòè÷íèìè äàíèìè [6] äî 65% ðóéíóâàíü çàë³çíè÷íèõ êîë³ñ çóìîâëåíî íàêîïè÷åííÿì ïîøêîäæåíü â îáîä³ êîëåñà, ÿê³ ôîðìóþòüñÿ çà êîí- òàêòíî-óòîìíèì ìåõàí³çìîì ïðè òð³ùèíîóòâîðåíí³ íà ïîâåðõí³ êî÷åííÿ [7] ³ â ï³äïîâåðõíåâèõ øàðàõ çà âïëèâó ìåòàëóðã³éíèõ âêëþ÷åíü [8–10], à òàêîæ çà óòîìíèì ìåõàí³çìîì â îá’ºì³ îáîäó çà âïëèâó êðóïíèõ ìåòàëóðã³éíèõ âêëþ÷åíü òà ³íøèõ ñòðóêòóðíèõ äåôåêò³â [10–14]. Ó çâ’ÿçêó ç³ çðîñòàííÿì îñüîâîãî íàâàíòàæåííÿ ³ øâèäêîñò³ ðóõó äëÿ âèãîòîâ- ëåííÿ çàë³çíè÷íèõ êîë³ñ ïî÷àëè âèêîðèñòîâóâàòè âèñîêîì³öí³ ñòàë³ ï³äâèùåíî¿ òâåð- äîñò³. Ç îäíîãî áîêó, öå ïðèâåëî äî çá³ëüøåííÿ çíîñîñò³éêîñò³ ïîâåðõí³ êî÷åííÿ êîë³ñ, à ç äðóãîãî – äî çíèæåííÿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ îáîäó êîë³ñ òà éîãî ïîøêîäæåíîñò³ [15, 16]. Îñîáëèâî íåáåçïå÷íèì º óòîìíå ðóéíóâàííÿ îáîäó êîë³ñ ³ç â³äêîëîì éîãî âåëèêî¿ ÷àñòèíè (ðèñ. 1,à,á) âíàñë³äîê ïîøèðåííÿ òð³ùèí çà óìîâ íîðìàëüíîãî â³äðèâó àáî çì³øàíîãî íàïðóæåíî-äåôîðìîâàíîãî ñòàíó, ùî ñóòòºâî âïëèâàº íà ê³íåòèêó óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ (ðèñ. 1,â). Öå íåîáõ³äíî âðàõîâóâàòè ïðè ïðîåêòóâàíí³, âèðîáíèöòâ³ òà îáñëóãîâóâàíí³ ðóõîìîãî ñêëàäó, îñîáëèâî øâèäê³ñíîãî çàë³çíè÷íîãî òðàíñïîðòó [17]. Òîìó ðåñóðñ çàë³çíè÷íèõ êîë³ñ ³ç ã³ïîòåòè÷íèìè àáî ðåàëüíèìè òð³ùèíàìè ïðîãíîçóþòü ìåòîäàìè ìåõàí³êè óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ íà îñíîâ³ ä³àãðàì øâèäêîñò³ ðîñòó óòîìíî¿ òð³ùèíè, âèçíà÷åíèõ çà óìîâ íîðìàëüíîãî â³äðèâó ³ ïîïåðå÷- íîãî çñóâó [18]: da dN K� � I ³ da dN K� � II â³äïîâ³äíî. Ïðè öüîìó ï³äâèùåííÿ äîâãîâ³÷íîñò³ êîë³ñ çà êðèòåð³ÿìè çíîñîñò³éêîñò³ ³ ïîøêîäæåíîñò³ ¿õ ïîâåðõí³ êî÷åí- íÿ âèìàãàº ïîºäíàííÿ âèñîêî¿ ì³öíîñò³ ³ òð³ùèíîñò³éêîñò³ êîë³ñíî¿ ñòàë³ [16]. Ïðîòå, ç ë³òåðàòóðíèõ äæåðåë â³äîì³ ëèøå ÷àñòêîâ³ äàí³ [19] ïðî õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ âèñîêîì³öíèõ ñòàëåé çà ïîïåðå÷íîãî çñóâó. Òîìó ìåòîþ äàíî¿ ðîáîòè º ïîð³âíÿííÿ çàêîíîì³ðíîñòåé âïëèâó ñòðóêòóðè ìîäåëüíî¿ êîë³ñíî¿ ñòàë³ ³ ð³âíÿ ¿¿ ì³öíîñò³ íà õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíî- ñò³éêîñò³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó ³ ïîïåðå÷íîãî çñóâó. Ìàòåð³àë ³ ìåòîäèêà äîñë³äæåíü. Äîñë³äæóâàëè çðàçêè, âèð³çàí³ ç ãàðÿ÷å- âàëüöüîâàíî¿ ïëèòè òîâùèíîþ 10 ìì ç³ ñòàë³, ÿêà º àíàëîãîì ñòàëåé äëÿ çàë³çíè÷íèõ êîë³ñ (òàáë. 1). Äëÿ îòðèìàííÿ ð³çíèõ ñòðóêòóð ñòàë³ çðàçêè äëÿ âèïðîáóâàíü ãàðòó- © Â. Â. ÊÓËÈÊ, Ò. Ì. ËÅÍÊÎÂÑÜÊÈÉ, Î. Ï. ÎÑÒÀØ, 2017 56 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 âàëè â îëèâ³ ïðè 820�Ñ ç íàñòóïíèìè â³äïóñêàìè çà òåìïåðàòóð 600, 500 òà 400�Ñ ïðîòÿãîì 2 ãîäèí. Êîðîòêî÷àñíó ì³öí³ñòü ³ ïëàñòè÷í³ñòü âèçíà÷àëè íà äåñÿòèêðàòíèõ öèë³íäðè÷íèõ çðàçêàõ ³ç ä³àìåòðîì ðîáî÷î¿ ÷àñòèíè 5 ìì. Õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ ñòàë³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó âè- çíà÷àëè çà ä³àãðàìàìè øâèäêîñòåé ðîñòó óòîìíî¿ ìàêðîòð³ùèíè – çàëåæíîñòÿìè da dN K� � I , îòðèìàíèìè íà êîìïàêòíèõ çðàçêàõ [21] òîâùèíîþ t � 10 ìì çà ÷àñòîòè 10...15 Ãö ³ êîåô³ö³ºíòà àñèìåòð³¿ öèêëó íàâàíòàæåííÿ R � 0,1. Çà ïîïåðå÷íîãî çñóâó õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ âñòàíîâëþâàëè íà îñíîâ³ çàëåæíîñòåé da dN K� � II , îòðèìàíèõ íà çðàçêàõ ³ç êðàéîâèì íàäð³çîì [22] ³ç òîâùèíîþ ñò³íêè t � 3 2, ìì ïðè ÷àñòîò³ 10...15 Ãö ³ R ��1. Ïðè öüîìó ðîçìàõ �K K K� �max min ïðèéìàëè ð³âíèì 2K max . Äîâæèíó óòîìíî¿ òð³ùèíè âèì³ðþâàëè êàòåòîìåòðîì ÊÌ-6 çà 25-êðàòíîãî çá³ëü- øåííÿ ç ïîõèáêîþ �0 02, ìì. Çà õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ ìà- òåð³àë³â âèáðàíî ïîð³ã óòîìè � �K Kth � � 10 10 òà öèêë³÷íó â’ÿçê³ñòü ðóéíóâàííÿ � �K Kfc � � 10 5 – ðîçìàõè êîåô³ö³ºíòà ³íòåíñèâíîñò³ íàïðóæåíü (Ê²Í) çà øâèäêîñò³ ðîñòó òð³ùèíè da dN � �10 10 ³ 10 5� ì/öèêë â³äïîâ³äíî, à òàêîæ âåëè÷èíè �K * ³ n – ïàðàìåòðè ð³âíÿííÿ Ïàð³ñà da dN K K n � �10 7 ( )� � äëÿ ñåðåäíüîàìïë³òóäíî¿ ä³- ëÿíêè ä³àãðàìè [23]. Ò à á ë è ö ÿ 1 Õ³ì³÷íèé ñêëàä (ìàñ.%) äîñë³äíî¿ ³ ñòàíäàðòíèõ êîë³ñíèõ ñòàëåé Ñòàëü C Mn Si S P V Cr Ni Cu Äîñë³äíà 0,62... ...0,70 0,90... ...1,20 0,17... ...0,37 � 0 035, � 0 035, – � 0 25, � 0 25, � 0 20, ÃÎÑÒ 10791-2011 0,44... ...0,70 0,50... ...1,20 0,22... ...0,65 � 0 025, � 0 030, � 0 15, � 0 40, � 0 30, � 0 30, Ðèñ. 1. Òèïè óòîìíîãî ðóéíóâàííÿ îáîäó êîëåñà (à, á) [5, 20] ³ âïëèâ çì³øàíîãî ðåæèìó íàâàíòàæåííÿ íà äîâãîâ³÷í³ñòü êîëåñà (â) [18]. ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 57 Öèêë³÷íà òð³ùèíîñò³éê³ñòü êîë³ñíî¿ ñòàë³ ... Òâåðä³ñòü âèì³ðþâàëè òâåðäîì³ðîì ÒÊ-2. Äëÿ ì³êðîñòðóêòóðíèõ äîñë³äæåíü âèêîðèñòîâóâàëè ñêàíóâàëüíèé åëåêòðîííèé ì³êðîñêîï Zeiss-EVO40XVP. Ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü òà ¿õ îáãîâîðåííÿ. Âèçíà÷àëüíèì ñòðóêòóðíèì ïàðà- ìåòðîì ì³öíîñò³ ³ òð³ùèíîñò³éêîñò³ âóãëåöåâèõ ñòàëåé º ìîðôîëîã³ÿ ôåðèòíî-öåìåí- òèòíî¿ ì³êðîñòðóêòóðè. Çà ð³çíèõ òåìïåðàòóð â³äïóñêó ãàðòîâàíî¿ ñòàë³ ìàº ì³ñöå ðîç- ïàä ìàðòåíñèòó, â ðåçóëüòàò³ ÷îãî ôîðìóºòüñÿ ôåðèòíî-öåìåíòèòíà ì³êðîñòðóêòóðà ð³çíî¿ äèñïåðñíîñò³ (ðèñ. 2), ³ ð³âåíü ì³öíîñò³ ñòàë³ çðîñòàº ç ïîíèæåííÿì òåìïåðà- òóðè â³äïóñêó. Çà â³äïóñêó ïðè 600�Ñ ôîðìóºòüñÿ ñîðá³òíà ì³êðîñòðóêòóðà (ðèñ. 2,à,ã) ó âèãëÿä³ ïëàñòèí÷àñòèõ, ³íîä³ ãëîáóëÿðíèõ óòâîðåíü íåïðàâèëüíî¿ ôîðìè ðîçì³ðîì 10–20 ìêì (òàáë. 2). Âíàñë³äîê â³äïóñêó ïðè 500�Ñ ôîðìóºòüñÿ ñòðóêòóðà ç ñîðá³òó òà òðîîñòèòó (ðèñ. 2,á). Ó ñòðóêòóð³ ïåðåâàæàþòü ïëàñòèí÷àñò³ óòâîðåííÿ íåïðàâèëüíî¿ ôîðìè ðîçì³ðîì 6–12 ìêì (òàáë. 2). Ïðè çìåíøåíí³ òåìïåðàòóð â³äïóñêó äî 400�Ñ ôîðìóþòüñÿ òðîîñòèòí³ äèñïåðñí³ ñòðóêòóðè ç ðîçì³ðîì êîëîí³é 4–8 ìêì (ðèñ. 2,â,å, òàáë. 2). Ì³æïëàñòèí÷àñòà â³ääàëü ó çàçíà÷åíèõ ñòðóêòóðàõ çìåíøóºòüñÿ â³ä 0,35 äî 0,17 ìêì ç³ çíèæåííÿì òåìïåðàòóðè â³äïóñêó â ³íòåðâàë³ 600...400�Ñ (òàáë. 2). Ðåçóëüòàòè ìåòàëîãðàô³÷íîãî àíàë³çó íàâåäåíî â òàáë. 2. Ò à á ë è ö ÿ 2 Âïëèâ òåðì³÷íî¿ îáðîáêè íà ïàðàìåòðè ì³êðîñòðóêòóðè äîñë³äíî¿ ñòàë³ Òåìïåðàòóðà â³äïóñêó, �Ñ Òèï ñòðóêòóðè Ðîçì³ð êîëîí³é dê, ìêì Ì³æïëàñòèí÷àñòà â³ääàëü* d0, ìêì Äèñïåðñí³ñòü ñòðóêòóðè* D d d� �( ) , ê 0 0 5, ìêì–1 600 Ñîðá³ò 15 0,30 0,47 500 Òðîîñòèòî-ñîðá³ò 9 0,22 0,71 400 Òðîîñòèò 6 0,14 1,09 Ç³ðî÷êîþ ïîçíà÷åíî óñåðåäíåí³ çíà÷åííÿ. Ðèñ. 2. Ì³êðîñòðóêòóðà äîñë³äíî¿ ñòàë³ ï³ñëÿ ãàðòóâàííÿ òà â³äïóñêó ïðè 600 (à, ã), 500 (á, ä) òà 400�Ñ (â, å). 58 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 Â. Â. Êóëèê, Ò. Ì. Ëåíêîâñüêèé, Î. Ï. Îñòàø ²ç ïîíèæåííÿì òåìïåðàòóðè â³äïóñêó â³ä 600 äî 500�Ñ ìàº ì³ñöå ï³äâèùåííÿ ãðàíèö³ ì³öíîñò³ � â òà ãðàíèö³ ïëèííîñò³ � 0 2, íà 26 ³ 27% â³äïîâ³äíî (òàáë. 3). Çà â³äïóñêó ïðè 400�Ñ ö³ õàðàêòåðèñòèêè çðîñòàþòü íà 60 ³ 68% â³äïîâ³äíî. Ïðè öüîìó ïëàñòè÷í³ñòü (â³äíîñíå ïîäîâæåííÿ òà çâóæåííÿ ) çìåíøóºòüñÿ â 1,7 ðàçà (òàáë. 3), à òâåðä³ñòü – çðîñòàº â 1,4 ðàçà, ùî õàðàêòåðíî äëÿ ñòàëåé öüîãî êëàñó. Îö³íþþ÷è âïëèâ òåìïåðàòóðè â³äïóñêó íà õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíî- ñò³éêîñò³, óñòàíîâëåíî, ùî çì³íà öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ íåîäíîçíà÷íà ³ çàëåæèòü â³ä àìïë³òóäè íàâàíòàæåííÿ (ä³ëÿíêà ê³íåòè÷íî¿ ä³àãðàìè) ³ âèäó íàâàíòàæåííÿ. Çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó ç ï³äâèùåííÿì ð³âíÿ ì³öíîñò³ ä³àãðàìà øâèäêîñòåé ðîñòó óòîìíî¿ ìàêðîòð³ùèíè çñóâàºòüñÿ âë³âî ó âñüîìó ä³àïàçîí³ ðîçìàõó êîåô³ö³ºíòà ³íòåí- ñèâíîñò³ íàïðóæåíü �K , à çà ïîïåðå÷íîãî çñóâó ä³àãðàìè ïåðåòèíàþòüñÿ (ðèñ. 3). ²ç ïîíèæåííÿì òåìïåðàòóðè â³äïóñêó öèêë³÷íà â’ÿçê³ñòü ðóéíóâàííÿ �K fc çìåíøóºòü- ñÿ ÿê çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó, òàê ³ çà ïîïåðå÷íîãî çñóâó: â 1,8 òà 2,1 ðàçà â³äïîâ³äíî. Òîáòî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ òèïîâà äëÿ âóãëåöåâèõ ñòàëåé êàðòèíà: ç³ çðîñòàííÿì ð³âíÿ ì³öíîñò³ ¿õ òð³ùèíîñò³éê³ñòü çíèæóºòüñÿ çà ã³ïåðáîë³÷íîþ çàëåæí³ñòþ [24], òîìó íåîáõ³äíî ïðîâîäèòè ïîøóê îïòèìàëüíîãî ïîºäíàííÿ öèõ õàðàêòåðèñòèê äëÿ êîë³ñ- íèõ ñòàëåé [25]. Íà â³äì³íó â³ä öèêë³÷íî¿ â’ÿçêîñò³ ðóéíóâàííÿ, ïðè çíèæåíí³ òåìïåðàòóðè â³ä- ïóñêó ïîðîãè óòîìè, âèçíà÷åí³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó �K thI òà ïîïåðå÷íîãî çñóâó �K thII , çì³íþþòüñÿ íåîäíîçíà÷íî (ðèñ. 3, òàáë. 4): �K thI äåùî çìåíøóºòüñÿ (íà Ò à á ë è ö ÿ 3 Âïëèâ òåðì³÷íî¿ îáðîáêè íà ìåõàí³÷í³ âëàñòèâîñò³ äîñë³äíî¿ ñòàë³ Òåìïåðàòóðà â³äïóñêó, �Ñ �0 2, , ÌÏà � â, ÌÏà 10, % , % HRC 600 910 1050 14 48 32 500 1160 1320 10 34 39 400 1530 1680 8 28 44 à á Ðèñ. 3. Ä³àãðàìè øâèäêîñòåé ðîñòó óòîìíî¿ ìàêðîòð³ùèíè äîñë³äíî¿ ñòàë³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó (à) òà ïîïåðå÷íîãî çñóâó (á) çà ð³çíî¿ òåìïåðàòóðè â³äïóñêó ï³ñëÿ ãàðòóâàííÿ: 1 – Ò � �600 Ñ; 2 – Ò � �500 Ñ; 3 – Ò � �400 C. ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 59 Öèêë³÷íà òð³ùèíîñò³éê³ñòü êîë³ñíî¿ ñòàë³ ... 20%), à �K thII çðîñòàº â 1,9 ðàçà. Òàêà íåçíà÷íà ñòðóêòóðíà ÷óòëèâ³ñòü ïîðîãà óòîìè �K thI â³äîìà äëÿ êîë³ñíèõ ñòàëåé [25, 26], õî÷à çàãàëüíèé àíàë³ç äàíèõ, íàâåäåíèõ ó ë³òåðàòóðíèõ äæåðåëàõ, ïîêàçóº, ùî äëÿ ñòàëåé ð³çíîãî êëàñó çì³íà ïîðîãà óòîìè çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó [27–34] â çàëåæíîñò³ â³ä ð³âíÿ ì³öíîñò³ (ðèñ. 4,à) ïîä³áíà äî â³äîìî¿ äëÿ öèêë³÷íî¿ â’ÿçêîñò³ ðóéíóâàííÿ [23]. Òàêà çàëåæí³ñòü äëÿ ïîðîãà óòîìè çà ïîïåðå÷íîãî çñóâó êàðäèíàëüíî ³íøà (ðèñ. 4,á), äå ïîð³ã óòîìè �K thII çðîñòàº ç ï³äâèùåííÿì ð³âíÿ ì³öíîñò³ ñòàë³, ùî òàêîæ óçãîäæóºòüñÿ ç äàíèìè ðîá³ò [19, 35–37]. Òàêèì ÷èíîì, ä³àãðàìè êîíñòðóêö³éíî¿ ì³öíîñò³ (çàëåæíîñò³ ì³æ ì³öí³ñòþ ³ òð³ùèíîñò³éê³ñòþ ìàòåð³àë³â [24]), çóìîâëåí³ âïëèâîì äèñïåðñíîñò³ ñòðóêòóðè (ïàðà- ìåòð D) äîñë³äíî¿ ñòàë³, çà ïàðàìåòðîì öèêë³÷íî¿ â’ÿçêîñò³ ðóéíóâàííÿ (�K fc ) ÿê³ñíî îäíàêîâ³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó ³ ïîïåðå÷íîãî çñóâó (ðèñ. 5,à). Çà ïàðàìåòðîì ïîðîãà óòîìè (�K th ) âîíè ÿê³ñíî â³äì³íí³ (ðèñ. 5,á). Ê³ëüê³ñíå ïîð³âíÿííÿ òóò íåäîö³ëüíå, îñê³ëüêè âèïðîáóâàííÿ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó ³ ïîïåðå÷íîãî çñóâó ïðîâîäèëîñÿ çà ð³çíî¿ àñèìåòð³¿ öèêëó íàâàíòàæåííÿ, ³ äèñêóñ³éíèì òóò º ïèòàííÿ ïðî ðîëü ñòèñ- êàëüíî¿ ÷àñòèíè öèêëó òà ¿¿ âðàõóâàííÿ ó âåëè÷èí³ ðîçìàõó Ê²Í. Âèñíîâîê. Ïðè ðîçðàõóíêó òðèâàëîñò³ ðàíí³õ ñòàä³é òð³ùèíîóòâîðåííÿ â çàë³ç- íè÷íèõ êîëåñàõ (çà ïàðàìåòðîì �K th ) âèçíà÷àëüíèì º ìåõàí³çì ðîñòó óòîìíî¿ òð³ùèíè, êîëè âïëèâ ìîðôîëîã³¿ ñòðóêòóðè ³ ì³öíîñò³ ñòàë³ ïåðë³òíîãî êëàñó º ñóòòºâèì ó âèïàäêó òð³ùèí çñóâó ³ íåçíà÷íèì ó âèïàäêó òð³ùèí â³äðèâó (ðèñ. 5,à). Ò à á ë è ö ÿ 4 Âïëèâ òåðì³÷íî¿ îáðîáêè íà õàðàêòåðèñòèêè öèêë³÷íî¿ òð³ùèíîñò³éêîñò³ äîñë³äíî¿ ñòàë³ Òåìïåðàòóðà, â³äïóñêó, �Ñ Íîðìàëüíèé â³äðèâ Ïîïåðå÷íèé çñóâ �K thI , ÌÏà ì �K I , ÌÏà ì �K fcI , ÌÏà ì nI �K thII , ÌÏà ì �K II , ÌÏà ì �K fcII , ÌÏà ì nII 600 7,1 29 109 2,5 18,0 51 153 3,2 500 6,4 27 81 2,6 29,6 63 116 4,7 400 5,7 22 59 4,2 34,6 55 72 12,4 à á Ðèñ. 4. Çàëåæí³ñòü ïîðîã³â óòîìè çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó (à) ³ ïîïåðå÷íîãî çñóâó (á) â³ä õàðàêòåðèñòèê ì³öíîñò³ äîñë³äíî¿ ñòàë³: � – îòðèìàí³ äàí³; � – ë³òåðàòóðí³ äàí³ (öèôðè â³äïîâ³äàþòü ë³òåðàòóðíîìó äæåðåëó). 60 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 Â. Â. Êóëèê, Ò. Ì. Ëåíêîâñüêèé, Î. Ï. Îñòàø Òàêà ñèòóàö³ÿ â³äñóòíÿ ïðè îö³íþâàíí³ ãðàíè÷íîãî ñòàíó êîë³ñ ³ç òð³ùèíàìè (çà ïàðàìåòðîì �K fc ), êîëè ÿê³ñíà çì³íà öèêë³÷íî¿ â’ÿçêîñò³ ðóéíóâàííÿ íå çàëåæèòü â³ä ìåõàí³çìó ðóéíóâàííÿ (ðèñ. 5,á). Ð å ç þ ì å Ñðàâíèâàþòñÿ õàðàêòåðèñòèêè öèêëè÷åñêîé òðåùèíîñòîéêîñòè ìîäåëüíîé êîëåñíîé ñòàëè ïðè íîðìàëüíîì îòðûâå è ïîïåðå÷íîì ñäâèãå. Èññëåäóåòñÿ âëèÿíèå òåðìè- ÷åñêîé îáðàáîòêè îïûòíîé ñòàëè íà ïàðàìåòðû åå ìèêðîñòðóêòóðû è õàðàêòåðèñòèêè ïðî÷íîñòè è öèêëè÷åñêîé òðåùèíîñòîéêîñòè. 1. Stone D. H. and Moyar G. J. Wheel shelling and spalling – an interpretive review // Rail Transportation. – ASME: New York, 1989. – P. 19–31. 2. Marais J. J. Wheel failures on heavy haul freight wheels due to subsurface effects // Proc. of the 12th Int. Wheelset Congress. – Qingdao, China, 1998. – P. 306–314. 3. Mutton P. J., Epp C. J., and Dudek J. Rolling contact fatigue in railway wheels under high axle loads // Wear. – 1991. – 144, Nos. 1–2. – P. 139–152. 4. Richard H. A., Fulland M., Sander M., and Kullmer G. Fracture in a rubber-sprung railway wheel // Eng. Fail. Anal. – 2005. – 12, No. 6. – P. 986–999. 5. Richard H. A., Sander M., Fulland M., and Kullmer G. Development of fatigue crack growth in real structures // Eng. Fract. Mech. – 2005. – 75, Nos. 3–4. – P. 331–340. 6. Snyder T. Personal meeting. – November, 2003. 7. Handa K., Kimura Y., and Mishima Y. Surface cracks initiation on carbon steel railway wheels under concurrent load of continuous rolling contact and cyclic frictional heat // Wear. – 2010. – 268, Nos. 1–2. – P. 50–58. 8. Ekberg A. and Marais J. Effects of imperfections on fatigue initiation in railway wheels // J. Rail Rapid Transit. – 1999. – 214, No. 1. – P. 45–54. 9. Ekberg A. and Sotkovszki P. Anisotropy and fatigue of railway wheels // Int. J. Fatigue. – 2001. – 23, No. 1. – P. 29–43. 10. Kabo E. and Ekberg A. Fatigue initiation in railway wheels – a numerical study on the influence of defects // Wear. – 2002. – 253, Nos. 1–2. – P. 26–34. à á Ðèñ. 5. Çàëåæí³ñòü öèêë³÷íî¿ â’ÿçêîñò³ ðóéíóâàííÿ (à) ³ ïîðîãà óòîìè (á) â³ä ãðàíèö³ ïëèííîñò³ �0 2, (ñâ³òë³ òî÷êè) òà äèñïåðñíîñò³ D (òåìí³ òî÷êè) ñòàë³ çà íîðìàëüíîãî â³äðèâó (�, �) ³ ïîïåðå÷íîãî çñóâó (�, �). ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 61 Öèêë³÷íà òð³ùèíîñò³éê³ñòü êîë³ñíî¿ ñòàë³ ... 11. Beretta S., Donzella G., Roberti R., and Ghidini A. Deep shelling in railway wheels // Proc. of the 13th Int. Wheelset Congress. – Rome, Italy, 2001. – P. 17–21. 12. Ekberg A., Kabo E., and Andersson H. An engineering model for prediction of rolling contact fatigue of railway wheels // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. – 2002. – 25, No. 10. – P. 899–909. 13. Ringsberg J. W., Loo-Morrey M., Josefson B. L., et al. Prediction of fatigue crack initiation for rolling contact fatigue // Int. J. Fatigue. – 2000. – 22, No. 3. – P. 205– 215. 14. Keer L. M., Bryant M. D., and Haritos G. H. Subsurface and surface cracking due to hertzian contact // J. Lubr. Technol. – 1982. – 104, No. 3. – P. 347–351. 15. Tournay H. M. and Mulder J. M. The transition from the wear to the stress regime // Wear. – 1996. – 191, Nos. 1–2. – P. 107–112. 16. Ostash O. P., Anofriev V. H., Andreiko I. M., et al. On the concept of selection of steels for high-strength railroad wheels // Mater. Sci. – 2013. – 48, No. 6. – P. 697– 703. 17. Bernasconi A., Filippini M., Foletti S., and Vaudo D. Multiaxial fatigue of a railway wheel steel under non-proportional loading // Int. J. Fatigue. – 2006. – 28, Nos. 5–6. – P. 663–672. 18. Meizoso A., Esnaola J. M., and Pérez M. Approximate crack growth estimate of railway wheel influenced by normal and shear action // Theor. Appl. Fract. Mech. – 1991. – 15, No. 2. – P. 179–190. 19. Murakami Y., Sakae C., and Hamada S. Mechanism of rolling contact fatigue and measurement of �K thII for steels // Engineering Against Fatigue / Eds. J. H. Beynon, M. W. Brown, T. C. Lindley, et al. – Rotterdam: A. A. Balkema Publ., 1999. – P. 473– 485. 20. Clarke M. Wheel Rolling Contact Fatigue (RCF) and Rim Defects Investigation to Further Knowledge of the Causes of RCF and to Determine Control Measures // RSSB Wheel Steel Guide. – Project T672, 2008. 21. ASTM E 647-93. Standard Test Method for Measurement of Fatigue Crack Growth Rates // Annual Book of ASTM Standards, Vol. 03.01, Philadelphia, PA, 1994. – P. 569– 596. 22. Ivanyts’kyi Ya. L., Lenkovs’kyi T. M., Boiko V. M., and Shtayura S. T. Methods for the construction of the kinetic diagrams of fatigue fracture for steels under the conditions of transverse shear with regard for the friction of crack lips // Mater. Sci. – 2014. – 49, No. 6. – P. 749–754. 23. Ìåõàíèêà ðàçðóøåíèÿ è ïðî÷íîñòü ìàòåðèàëîâ: Ñïðàâ. ïîñîáèå. Â 4 ò. / Ïîä îáù. ðåä. Â. Â. Ïàíàñþêà. – Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 1988. – Ò. 4: Óñòàëîñòü è öèêëè÷åñêàÿ òðåùèíîñòîéêîñòü êîíñòðóêöèîííûõ ìàòåðèàëîâ / Î. Í. Ðîìàíèâ, Ñ. ß. ßðåìà, Ã. Í. Íèêèôîð÷èí è äð. – 1990. – 680 ñ. 24. Ðîìàíèâ Î. Í. Âÿçêîñòü ðàçðóøåíèÿ êîíñòðóêöèîííûõ ñòàëåé. – Ì.: Ìåòàëëóð- ãèÿ, 1979. – 176 ñ. 25. Îñòàø Î. Ï., Áàáà÷åíêî À. È., Àíäðåéêî È. Ì. è äð. Ñòðóêòóðíàÿ ìåõàíèêà ðàçðóøåíèÿ è ýêñïëóàòàöèîííàÿ íàäåæíîñòü æåëåçíîäîðîæíûõ êîëåñ // Ôóíäà- ìåíòàëüíûå è ïðèêëàäíûå ïðîáëåìû ÷åðíîé ìåòàëëóðãèè. – 2009. – Âûï. 20. – Ñ. 246–253. 26. Romaniv O. N., Gladkii Ya. N., and Zima Yu. V. Effect of structural factors on the kinetics of fatigue cracks in constructional steels // Mater. Sci. – 1978. – 14, No. 2. – P. 113–123. 62 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 Â. Â. Êóëèê, Ò. Ì. Ëåíêîâñüêèé, Î. Ï. Îñòàø 27. Ritchie R. O. Near-threshold fatigue crack propagation in ultra-high strength steel: influence of load ratio and cyclic strength // J. Eng. Mater. – T. ASME. – 1977. – No. 3. – P. 195–204. 28. Ritchie R. O. Near-threshold fatigue-crack propagation in steels // Int. Met. Rev. – 1979. – 24, Nos. 5–6. – P. 205–230. 29. Cooke R. J., Irwing P. E., Booth G. S., and Beevers C. J. The slow fatigue crack growth and threshold behaviour of a medium carbon alloy steel in air and vacuum // Eng. Fract. Mech. – 1975. – 7, No. 1. – P. 69–77. 30. Mautz J. and Weiss V. Mean stress environmental effects on near threshold fatigue crack growth // Cracks and Fracture. – ASTM STP 601. – Philadelphia, 1976. – P. 154– 168. 31. Romaniv O. N. and Tkach A. N. A structural analysis of the kinetic fatigue failure curves of constructional steels // Mater. Sci. – 1987. – 23, No. 5. – P. 441–453. 32. Cooke R. J. and Beevers C. I. The effect of load ratio on the threshold level for fatigue crack growth in medium carbon steels // Eng. Fract. Mech. – 1973. – 5, No. 4. – P. 1061– 1071. 33. Beevers C. J., Cooke R. J., Knott J. F., and Ritchie R. O. Some considerations the influence of subcritical cleavage growth during fatigue crack propagation in steels // Met. Sci. – 1975. – 9, No. 3. – P. 119–126. 34. Yarema S. Ya., Popovich V. V., and Zima Yu. V. Influence of structure on the resistance of 65G steel to fatigue crack growth // Mater. Sci. – 1982. – 18, No. 1. – P. 13– 26. 35. Murakami Y., Takahashi K., and Kusumoto R. Threshold and growth mechanism of fatigue cracks under mode II and III loadings // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. – 2003. – 26, No. 6. – P. 523–531. 36. Murakami Y., Fukushima Y., Toyama K., and Matsuoka S. Fatigue crack path and threshold in Mode II and Mode III loadings // Eng. Fract. Mech. – 2008. – 75, Nos. 3–4. – P. 306–318. 37. Murakami Y., Fukuhara T., and Hamada S. Measurement of Mode II threshold stress intensity range �K thII // J. Soc. Mater. Sci. – 2002. – 51, No. 8. – P. 918–925. Ïîñòóïèëà 17. 05. 2016 ISSN 0556-171X. Ïðîáëåìû ïðî÷íîñòè, 2017, ¹ 2 63 Öèêë³÷íà òð³ùèíîñò³éê³ñòü êîë³ñíî¿ ñòàë³ ...

Циклiчна трiщиностшqкiсть колiсної сталi за нормального вiдриву i поперечного зсуву

Institution

Ähnliche Einträge