Математическое моделирование термических напряжений в железнодорожном рельсе из бейнитной стали при ускоренной нормализации

Создана математическая модель температурно-структурного и напряженного состояний железнодорожного рельса из бейнитной стали в процессе ускоренной нормализации. Приведены результаты расчета температур, структур и напряжений в железнодорожном рельсе для различных моментов нормализации. Выявлено, что при ускоренной нормализации рельса из стали бейнитного класса практически по всему сечению получается перлитно-бейнитная структура, содержащая 90...98% бейнита. Использование для изготовления рельсов сталей бейнитного класса и ускоренной нормализации в качестве термической обработки взамен традиционной закалки в масло позволило существенно снизить уровень остаточных напряжений. Показана целесообразность применения численных методов, поскольку экспериментальные методы не позволяют определить временные напряжения. Разработанные программные средства могут быть использованы для рационализации режимов термической обработки железнодорожных рельсов.

Литература

[1] ГОСТ P 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 202 с.

[2] Железнодорожные рельсы из бейнитной стали / В.В. Павлов, Л.А. Годик, Л.И. Корнева, Н.А. Козырев, Е.П. Кузнецов // Металлург. 2007. № 4. С. 51-53.

[3] Самойлович Ю.А. Развитие теории дифференцированного упрочнения железнодорожных рельсов // Металлург. 2012. № 5. С. 71-78.

[4] Самойлович Ю.А. Повышение прочности железнодорожных рельсов путем изотермической закалки на нижний бейнит // Металлург. 2012. № 10. С. 70-76.

[5] Покровский А.М. Термопрочность цельнокованых и бандажированных прокатных валков. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. 272 с.

[6] Цветков Ф.Ф., Григорьев Б.А. Тепломассообмен. М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 550 с.

[7] Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Fox D.D. The finite element method for solid and structural mechanics. New York: Elsevier, 2014. 657 p.

[8] Попов А.А., Попова Л.Е. Справочник термиста: Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. М.: Машгиз, 1961. 430 с.

[9] Christian J.W. The theory of transformations in metals and alloys. Pt. I, II. Oxford, Pergamon Press, 2002. 1200 p.

[10] Покровский А.М., Воронов Ю.В., Третьяков Д.Н. Численное моделирование температурно-структурного и напряженного состояний в процессе закалки железнодорожного рельса // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 6. С. 13-20. DOI: 10.18698/0536-1044-2016-6-13-20