Influence of laser treatment on the structure of wheel steel

S. I. Gubenko, I. O. Nikulchenko

Abstract


Formulation of the problem. The problem of rise of reliability and service life of railway wheels connects not only with elaborate of new constructions of wheels and new steels but also with possibility to use the new methods of strengthening of tread. The goal of work was investigation of influence of laser action on the structure of wheel steel for the possible local strengthening of the zone of cove of railway wheels. Methods. Materials for the study was manufactured wheel steel after hot deformation and heat treatment. Laser pulse radiation processing of wheel steel specimens carried out on installations SES-30M, laser continuous radiation processing of wheel steel specimens carried out on installations LG “Kardamon”. We used research methods - optical microscopy, X-ray, measurement of hardness. Results. It was found that under laser action it is possible to form different structures of wheel steel. Under pulse radiation the laser quenched structures with the type of “white layers” are formed which can to be plasticity under loading. Under continuous radiation the structures of upper and lower bainite are formed which allow not only to rise wear resistance of railway wheels tread but also to reduction of risk of undercut of crests in the time of service. The regimes of heat treatment and laser treatment determine effect of laser strengthening of wheel steel. Scientific novelty. The peculiarities of the structure of wheel steel after different types and regimes of laser treatment was founded. The regimes of laser pulse radiation and laser continuous radiation permiting to receive necessary level of laser strengthening were determined. Practical significance. Using the results obtained enable to develop methods and regimes of laser treatment allowing to strength the zone of cove of railway wheels tread and to reduction of risk of undercut of crests in the time of service.

Keywords


wheel steel; hardening; laser treatment; plasticity

References


Губенко С. И. Физика разрушения сталей вблизи неметаллических включений : монография / С. И. Губенко. − Днепропетровск : НметАУ, ИЦ «Системные технологии», 2014. – 301с. − Режим доступа: https://nmetau.edu.ua /ru/mdiv/i2001/p110

Губенко С. И. Неметаллические включения и прочность сталей. Физические основы прочности сталей : монография / С. И. Губенко. − Германия, Саарбрюкен (Saarbrücken) : LAP LAMBERT. − Palmarium academic publishing, 2015. – 476 с. − Режим доступа: https://www.lap-publishing.com/site/imprint-privacy-policy/13

Деформация металлических материалов : монография / [С. И. Губенко, В. В. Парусов]. – Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2006. – 316 с. − Режим доступа: http://www.art-press.com.ua/home

Лазерная поверхностная обработка металлов и сплавов : монография / [П. А. Леонтьев, Н. Т. Чеканов, М. Г. Хан]. – Москва : Металлургия, 1986. – 142 с. − Режим доступа: http://www.metallurgy-publishers.net

Денисенко О. І. Формування поля температур тонкої стрічки під впливом на її поверхню дисперсної фази двофазного струменя / О. І. Денисенко, В. І. Цоцко, І. М. Спиридонова, Б. Г. Пелешенко // Фізика і хімія твердого тіла. – Т. 9. – № 4. – 2008. – С. 901−904. − Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/phkhtt/2008_1_4/0904-42.pdf

Денисенко О. І. Розподіл температури одновимірного зразка в умовах місцевої термообробки / О. І. Денисенко, В. І. Цоцко, І. М. Спиридонова, Б. Г. Пелешенко // Фізика і хімія твердого тіла. – Т. 9. – № 1. – 2008. – С. 181–184. – Режим доступу: http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/Natural/phkhtt/2008_1_4/0901-29.pdf

Цоцко В. И. Температурные характеристики поверхностного слоя низкоуглеродистых сталей в условиях линейного нагрева поверхности / В. И. Цоцко, А. И. Денисенко // Вісник Дніпропетровського національного університету. – 2004. – № 2. – С. 72–77. – Режим доступа : http://irbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN= UJRN& P21DBN=UJRN1&S21STN=1&S21REF=10&S21FMT=njuu_dstu&C21COM=S&S21CNR=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=I=&S21COLORTERMS=0&S21STR=%D0%9672605%2F2004%2F3

Цоцко В. И. Аналитическое моделирование поля температур одномерного образца в условиях местной термоциклирующей обработки / В. И. Цоцко, И. М. Спиридонова, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Сучасні проблеми металургії. – Том 10. – Дніпропетровськ : Системні технології, 2007. – С. 170−178. − Режим доступа : http://www.nbuv.gov.ua/old_jrn/natural/Spm/2007_10/15.pdf

Цоцко В. И. Аналитическое моделирование температурного поля одномерного образца в условиях местной термообработки / В. И. Цоцко, И. М. Спиридонова, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Системные технологии. – Вып. 3 (56). – Т. 2. – Днепропетровск, 2008. – С. 22–29. – Режим доступа : http://st.nmetau.edu.ua/journals/56/29_a_ru.pdf

Цоцко В. И. Нестационарное поле температур в металле в условиях импульсного энергетического воздействия / В. И. Цоцко, Б. И. Пелешенко, А. И. Денисенко // Высокоэнергетическая обработка материалов. – Днепропетровск : АРТ-ПРЕСС, 2009. – С. 202–208. – Режим доступа : http://info.donntu.org/el_izdan/geolog/news/35_2010-01-11_9-06-22/fistech09.pdf

Структура и свойства сплавов обработанных излучением лазера : монография / [М. А. Криштал, А. А. Жуков, А. Н. Кокора]. – Москва : Металлургия, 1973. – 192 с. – Режим доступа : http://www.metallurgy-publishers.net

Лазерная и электроннолучевая обработка материалов : справочник // Н. Н. Рыкалин, А. А. Углов, И. В. Зуев, А. Н. Кокора. – Москва : Машиностроение, 1985. – 496с. – Режим доступа : http://www.mashin.ru

Упрочнение деталей лучом лазера : монография / [В. С. Коваленко, Л. Ф. Головко, Г. В. Меркулов, А. И. Стрижак]. – Киев : Техника, 1981. – 131 с. − Режим доступа : http://kiev.glo.ua/marketing/tehnika-specializirovannoe-izdatelstvo-gp.html


GOST Style Citations