Praca doktorska Sławomir Parzych
Struktura i własności połączeń zgrzewanych stali i staliw stosowanych w kolejnictwie
3
Spis treści
1. Wstęp ... 5
2. Przegląd literatury ... 7
2.1. Szyna kolejowa jako element konstrukcyjny toru kolejowego ... 7
2.2. Ogólna charakterystyka stali stosowanych na szyny kolejowe o mikrostrukturze perlitycznej wg PN-EN 13674-1:2010 ... 9
2.3. Szyny kolejowe o mikrostrukturze perlitycznej ... 12
2.4. Sposoby zwiększenia własności wytrzymałościowych szyn kolejowych ... 14
2.4.1. Obróbka cieplna szyn ... 14
2.4.2. Hartowanie powierzchniowe główki szyny ... 16
2.4.3. Hartowanie objętościowe i odpuszczanie ... 20
2.5. Wpływ składu chemicznego, mikrostruktury na własności stali szynowych obrobionych cieplnie ... 21
2.6. Szyny kolejowe o mikrostrukturze bainitycznej ... 32
2.6.1. Przemiana bainityczna i jej produkty ... 32
2.6.2. Szyny bainityczne ... 40
2.6.3. Wpływ składu chemicznego, mikrostruktury na własności stali szynowych bainitycznych ... 50
2.7. Uszkodzenia eksploatacyjne szyn i rozjazdów kolejowych ... 52
2.8. Ogólna charakterystyka materiałów na rozjazdy kolejowe stosowane w kolejnictwie .. 60
2.9. Wybrane zagadnienia spajania elementów nawierzchni kolejowej ... 65
2.9.1. Spawanie termitowe ... 68
2.9.2. Spawanie łukiem elektrycznym ... 71
2.9.3. Zgrzewanie elektrooporowe ... 72
3. Badania własne ... 78
3.1. Cel i teza pracy ... 78
3.2. Materiał do badań ... 79
3.2.1. Obróbka cieplna ... 80
3.3. Metody badawcze ... 82
3.3.1. Badania mikrostrukturalne ... 82
3.3.1.1. Badania metalograficzne z wykorzystaniem mikroskopii świetlnej ... 82
3.3.1.2. Transmisyjna mikroskopia elektronowa ... 82
3.3.2. Skaningowa mikroskopia elektronowa ... 83
Praca doktorska Sławomir Parzych
Struktura i własności połączeń zgrzewanych stali i staliw stosowanych w kolejnictwie
4
3.3.3.1. Dyfrakcyjna rentgenowska analiza fazowa (XRD) ... 83
3.3.4. Badania dylatometryczne ... 83
3.3.4.1. Wyznaczenie temperatur krytycznych przy nagrzewaniu ... 83
3.3.4.2. Badania kinetyki przemian fazowych przechłodzonego austenitu ... 84
3.3.4.3. Kinetyka przemian fazowych w warunkach nagrzewania ciągłego ... 84
3.3.5. Badania własności mechanicznych ... 84
3.3.5.1. Pomiar twardości ... 84
3.3.5.2. Badania statycznej próby rozciągania ... 85
3.3.5.3. Badania udarności ... 85
3.3.5.4. Badania odporności na pękanie ... 85
3.3.6.1. Próby zużycia ... 86
3.3.7. Badania eksploatacyjne ... 87
3.3.7.1. Pomiar twardości powierzchni ... 87
3.3.7.2. Pomiary geometryczne rozjazdu ... 87
3.4. Wyniki badań i ich dyskusja ... 88
3.4.1. Wyniki badań struktury i własności staliwa w stanie lanym ... 88
3.4.2. Wyniki badań struktury i własności staliwa po wyżarzaniu normalizującym ... 90
3.4.3. Badanie kinetyki przemian fazowych przechłodzonego austenitu ... 93
3.4.4. Kinetyka przemian fazowych w warunkach nagrzewania ciągłego ... 98
3.4.5. Wyniki badań struktury i własności badanego staliwa po odpuszczaniu... 101
3.4.6. Wyniki badań odporności na kruche pękanie wybranych wariantów obróbki cieplnej ... 110
3.4.7. Wyniki badań mikrostruktury z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego wybranych wariantów obróbki cieplnej ... 111
3.5.1. Wyniki badań struktury i własności zgrzein staliwa bainitycznego ... 114
3.5.2. Wyniki badań odporności na zużycie zgrzein staliwa bainitycznego ... 128
3.5.3. Wyniki badań struktury i własności zgrzein mieszanych bez obróbki cieplnej ... 131
3.5.4. Wyniki badań struktury i własności zgrzein mieszanych obrobionych cieplnie .... 135
3.6. Wyniki badań eksploatacyjnych krzyżownicy kolejowej ... 138
4. Podsumowanie i wnioski ... 141
