ФГБОУ ВО «Сибирский государственный индустриальный университет»:
А. А. Уманский, канд. техн. наук, доцент, директор Центра коллективного пользования «Материаловедение», эл. почта: эл. почта: umanskii@bk.ru
М. В. Темлянцев, докт. техн. наук, профессор, проректор по науке и инновациям

АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат» (АО «ЕВРАЗ ЗСМК»):
А. В. Головатенко, канд. техн. наук, директор по рельсовому производству, эл. почта: Aleksey.Golovatenko@evraz.com
В. В. Дорофеев, докт. техн. наук, главный калибровщик, эл. почта: Vladimir.Dorofeev@evraz.com

Проведены экспериментальные исследования пластических и деформационных свойств хромистых рельсовых сталей в температурном интервале горячей прокатки 900—1200 °C. Установлены и научно обоснованы закономерности влияния температуры горячей деформации на пластичность, влияние температуры и скорости деформирования на сопротивление деформации. Выявлено, что для сталей марок Э76ХФ и Э90ХАФ температура максимальной пластичности составляет 1100 °C, при этом для стали Э76ХФ при температуре деформации порядка 1050 °C наблюдается резкое снижение пластических свойств, обусловленное наличием на границах зерен карбидов цементитного типа. Показано, что повышение температуры деформирования обеспечивает снижение сопротивления пластической деформации по экспоненциальному закону, при этом повышение скорости деформирования от 1 до 10 с^–1 приводит к значительному увеличению сопротивления деформации. С использованием полученных экспериментальных данных разработан новый режим прокатки рельсов в условиях рельсобалочного цеха АО «ЕВРАЗ ЗСМК», отличительной особенностью которого явилось перераспределение обжатий по проходам таким образом, что наибольшие обжатия, осуществляемые в разрезном калибре, проводятся при температуре максимальной пластичности 1100 °C. Внедрение усовершенствованного режима прокатки позволило значительно повысить качество рельсов и улучшить технико-экономические показатели их производства с экономическим эффектом около 120 млн р. в год.

Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП «Материаловедение» СибГИУ в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки РФ № 11.6365.2017/8.9.
В работе также принимали участие А. С. Симачев, А. В. Добрянский.

1. Федеральная служба государственной статистики: [сайт]. URL: http://www.gks.ru/
2. ГОСТ Р 51685–2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. — Введ. 01.07.2013.
3. ГОСТ Р 51685–2000. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. — Введ. 01.11.2010.
4. Athukorala A. C., De Pellegrin D. V., Kourousis K. I. Characterisation of head-hardened rail steel in terms of cyclic plasticity response and microstructure for improved material modelling // Wear. 2016. Vol. 366-367. P. 416–424.
5. Sarkar P. P., De P. S., Dhua S. K., Chakraborti P. C. Strain energy based low cycle fatigue damage analysis in a plain C-Mn rail steel // Materials Science and Engineering : A. 2017. Vol. 707. P. 125–135.
6. Gromov V. E., Morozov K. V., Ivanov Y. F., Volkov K. V., Konovalov S. V. Formation of gradients of structure, phase composition, and dislocation substructure in differentially hardened rails // Nanotechnologies in Russia. 2014. Vol. 9. No. 5. P. 288–292.
7. Manda N. K. Plastic ratchetting of railhead material in the vicinity of insulated rail joints with wheel and thermal loads // Wear. 2015. Vol. 330-331. P. 540–553.
8. Zhang H., Liu C., Lin Q., Wang B., Liu X., Fang Q. Formation of Plastic Inclusions in U71Mnk High-Speed Heavy-Rail Steel Refi ned by CaO–SiO₂–Al₂O₃–MgO Slag // Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science. 2019. Vol. 50. No. 1. P. 459–470.
9. Peregudov O. A., Gromov V. E., Ivanov Y. F. et al. Structural and phase states in high-quality rail // Steel in Translation. 2016. Vol. 46. No. 4. P. 260–263.
10. Chen L., Chen K., Chang G., Liu Y. Effects of Applied Stress on Isothermal Phase Transformation of Austenite to Pearlite in Heavy Rail Steels: An Experimental and Modeling Study // Metallography, Microstructure, and Analysis. 2016. Vol. 5. No. 5. P. 402–410.
11. Дзугутов М. Я. Пластичность и деформируемость высоколегированных сталей и сплавов. — М. : Металлургия, 1990. — 303 с.
12. Бирза В. В., Бирза А. В. Классификация сталей по показателю предельной пластичности при обработке давлением // Сталь. 2010. № 7. С. 66–71.
13. Головатенко А. В. Исследование и разработка энергоэффективных режимов прокатки длинномерных железнодорожных рельсов на универсальном рельсобалочном стане : дис. … канд. техн. наук : спец. 05.16.05. — Новокузнецк, 2015. — 139 с.
14. Уманский А. А., Головатенко А. В., Кадыков В. Н. Совершенствование режима прокатки железнодорожных рельсов в обжимных клетях универсального рельсобалочного стана // Черные металлы. 2016. № 11. С. 16–21.
15. Урбан Д. Новые хромистые стали для использования в условиях высоких температур // Черные металлы. 2018. № 7. С. 67–68.
16. Simachev A. S., Temlyantsev M. V., Oskolkova T. N. Influence of Nonmetallic Inclusions in Rail Steel on the High Temperature Plasticity // Steel in Translation. 2016. Vol. 46. No. 2. P. 112–114.
17. Ефимов В. Н., Бровман М. Я. Сопротивление деформации в процессах прокатки. — М. : Металлургия, 1996. — 254 с.
18. Уманский А. А., Головатенко А. В., Кадыков В. Н. Разработка теоретических основ определения энергосиловых параметров прокатки при освоении новых марок рельсовых сталей // Известия вузов. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 10. С. 804–810.
19. Калпин Ю. Г. и др. Сопротивление деформации и пластичность металлов при обработке давлением. — М. : Машиностроение, 2011. — 244 с.