Введение
ГЛАВА 1. Литературный анализ вопросов структурообразования в паре трения колесо-рельс 14
1.1. Объект и предмет исследования 14
1.2. Проблемы колеса и рельса на разных этапах развития железных дорог 21
1.2.1. Исторические факты по колесным сталям 30
1.2.2. Анализ нормативной документации по колесным сталям 35
1.2.3.Технология производства железнодорожных колес, структура и свойства 45
1.3. Колесные и бандажные стали в Европе 56
1.4. Перспективные отечественные марки сталей для железнодорожных колес 63
1.5. Срок службы железнодорожных колес 68
1.5.1.Формулирование требования к поверхностному слою колесной и рельсовой стали 71
1.6. Технологические способы обработки колеса с целью продления срока службы 74
1.6.1. Наплавка колесных пар 75
1.6.2. Поверхностные способы упрочнения колесной пары 81
1.7. Анализ литературных источников по рельсовым сталям 100
1.7.1 Закалка рельсов ТВЧ 103
1.7.2. Бейнитные рельсовые стали 117
1.8. Состояние вопроса с рельсовой сталью в России 126
1.9. Выводы по анализу литературных источников 135
1.10. Постановка цели и задач исследований 137
1.10.1. Оборудование и методы исследования 138
Список литературы к первой главе 144
Глава 2. Теоретический анализ механизмов образования аустенита в среднеуглеродистых сталях при медленном и сверхбыстром нагреве 155
2.1. История вопроса 156
2.2 Анализ работ по моделированию механизма фазовых превращений в сталях 178
2.3. Метод молекулярной динамики для моделирования фазовых превращений в среднеуглеродистых сталях 188
2.3.1. Метод молекулярной динамики 188
2.3.2. Методы моделирования взаимодействия плазменного источника нагрева с молекулярными системами 190
2.3.3. Методы моделирования взаимодействия плазменной струи (дуги) с металлами 193
2.3.4. Граничные условия: волны давления и теплопроводность 196
2.4. МД моделирование фазовых превращений при плазменном нагреве 200
2.4.1. Предпосылки для построения модели 200
2.4.2. Проблема полиморфных превращений в железе 203
2.4.3. МД-моделирование фазовых превращений среднеуглеродистых сталей204
Выводы по главе 2 211
Список литературы к главе 2 212
Глава 3. Физико-химические процессы при воздействии плазменной струи (дуги) на поверхностный слой металла 219
3.1. Тепловые процессы и материалы при плазменном нагреве 219
3.1.1. Моделирование температурного поля в поверхностном слое 230
3.2. Фазовые и структурные превращения при плазменном нагреве металлов 243
3.2.1. Общие вопросы теории упрочнения сталей с феррита-перлитной структурой 246
3.2.2. Влияние скорости нагрева на величину зерна аустенита 251
3.2.3. Диллатометрические исследования фазовых превращений 262
3.2.4. Процессы гомогенизации аустенита при плазменном упрочнении 265
3.2.5. Исследования стадия а— - превращения при плазменном упрочнении272
3.2.6. Исследования стадии охлаждения поверхностного слоя 282
3.3. Особенности плазменного поверхностного нагрева и охлаждения среднеуглеродистых сталей 293
Выводы по главе 3 299
Список литературы к главе 3 305
Глава 4. Структуры упрочненного поверхностного слоя 311
Выводы по главе 4 332
Список литературы к главе 4 333
Глава 5. Исследование тонкой структуры колесной и рельсовой стали 335
Выводы по главе 5 360
Список литературы к главе 5 364
Глава 6. Классификация, эволюция, самоорганизация дислокационных структур в колесной и рельсовой стали в процессе нагрева и охлаждения 366
Выводы по главе 6 387
Список литературы к главе 6 389
Глава 7. Исследование сопротивляемости контактным нагрузкам и трению структур поверхностного слоя после плазменного упрочнения 391
7.1.Электронно-микроскопические исследования структур в условиях нагружения 391
7.2. Оценка сопротивления пластической деформации 400
7.3. Исследование износостойкости структур поверхностного слоя 405
Выводы по главе 7 422
Список литературы к главе 7 424
Глава 8. Оборудование для плазменного упрочнения 427
8.1. Физические процессы в электродуговых плазмотронах 427
8.2. Требования, предъявляемые к плазмотронам для поверхностного упрочнения 429
8.3. Основные узлы и конструкции плазмотронов 431
8.4. Исследование триботехнических свойств гребней колесных пар подвижного состава после, плазменного упрочнения 447
Список литературы к главе 8 456
Основные выводы по работе 461
Приложение 464
