ІЧМ - Iron and Steel Institute
Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії
ISSN 2522-9117 (print) · ISSN 2786-6149 (online)

Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії

ISSN 2522-9117 (print)ISSN 2786-6149 (online)DOI 10.52150
← Випуск 40, 2026

ОСОБЛИВОСТІ РУЙНУВАННЯ ПІД ЧАС ВИПРОБУВАННЯ НА ВИЗНАЧЕННЯ В’ЯЗКОСТІ РУЙНУВАННЯ В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД РІВНЯ МІЦНОСТІ СТАЛІ ДЛЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ КОЛІС

О. І. Бабаченко 1, чл.-кор. НАН України, д.т.н., с.н.с, Г. А. Кононенко 1,* , д.т.н., ст. дослідник, 0000-0001-7446-4105 О. А. Подольська 1 , м.н.с., аспірант, 0000-0002-4032-4275 О. А. Шпак 1 , м.н.с., 0009-0005-2797-4790 О. Л. Сафронов 1 , м.н.с., 0009-0007-1308-5380 · ORCID: 0000-0001-7501-4173

1 Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України * Автор для листування: perlit@ua.fm · perlit@ua.fm

Сторінки 2DOI: 10.52150/2522-9117-2026-40-002
Завантажити PDF

Анотація

У статті представлено результати дослідження впливу мікролегування ванадієм та молібденом, а також режиму термічної обробки (одинарна та подвійна) на в'язкість руйнування ( K 1С ) колісних сталей марки R7. Визначено механічні властивості, твердість, роботу удару, а також проведено мікроструктурний аналіз із визначенням середнього діаметра зерна та кількості фериту. Встановлено, що залізничні колеса з мікролегованої сталі (промислові плавки № 1, 2, 3) демонструють на 65–80% вищі значення K 1С порівняно з немікролегованою сталлю (плавка №4). Показано, що підвищення тріщиностійкості обумовлене подрібненням зерна (з 0,034 мм до 0,0187– 0,0242 мм) та зміною морфології перліту. Додаткова нормалізація (подвійна термічна обробка) сприяє подальшому подрібненню зерна та підвищенню K 1С для мікролегованих сталей. Отримані результати дозволяють зробити рекомендації щодо складу та технології термічної обробки колісних сталей для підвищення їхньої надійності.

Ключові слова

в'язкість руйнування ( K 1С ), мікролегування, термічна обробка, середній розмір зерна, перліт, мікротвердість, ферит, тріщиностійкість. Посилання

Для цитування

Особливості руйнування під час випробування на визначення в’язкості руйнування в залежності від рівня міцності сталі для залізничних коліс/ О. І. Бабаченко, Г. А. Кононенко, О. А. Подольська, О. А. Шпак, О. Л. Сафронов // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2026.Вип. 40. С. 22-43. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-002

Список літератури

  1. 1.   Bi, N., Tang, H., Shi, Z., Wang, X., Han, F., & Liang, J. (2023). Effects of Vanadium Microalloying and Intercritical Annealing on Yield Strength–Ductility Trade-Offs of Medium-Manganese Steels. Materials . 2023. 16. https://doi.org/10.3390/ma16062220
  2. 2.   Mudda, S., Hegde, A., Sharma, S. et al. (2026). A review of the latest developments regarding the heat treatment effects on hardness, impact toughness, and microstructure in AISI 1040, 4140, and 4340 medium carbon structural steels. Discover Materials , 6(1). https://doi.org/10.1007/s43939-025-00532-z
  3. 3.   Zurnadzhy, V., Stavrovskaia, V., Chabak, Y., Petryshynets, I., Efremenko, B., Wu, K., Efremenko, V., & Brykov, M. (2024). Enhancing the Tensile Properties and Ductile-Brittle Transition Behavior of the EN S355 Grade Rolled Steel via Cost-Saving Processing Routes. Materials, 17(9), 1958. https://doi.org/10.3390/ma17091958
  4. 4.   Brykov, M, Mierzwiński, D, Efremenko, V, Girzhon, V, Shalomeev, V, Shyrokov, O V, Petryshynets, I, Klymov, O, & Kapustyan, O. (2024). Increasing the Strength and Impact Toughness of Carbon Steel Using a Nanosized Eutectoid Resulting from Time-Controlled Quenching. Materials. 17(15). 3696. https://doi.org/10.3390/ma17153696
  5. 5.   Zhou, S.-t., Li, Z.-d., Yang, C.-f., Xie, S.-k., Yong, Q.-l. (2019). Cleavage fracture and microstructural effects on the toughness of a medium carbon pearlitic steel for high-speed railway. Materials Science and Engineering : A, 761, 138036. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138036
  6. 6.   Strnadel B., Hausild P., Nohal S., Matocha K. Statistical scatter in the fracture toughness and Charpy impact energy of pearlitic steel (2007). Mater. Sci. Eng.: A. 486. 1-2. 208-214. https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.08.081
  7. 7.   Chattopadhyay, C., Sangal, S., Mondal, K., & Garg, A. (2012). Improved wear resistance of medium carbon microalloyed bainitic steels. Wear , 289, 168–179. https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.03.005
  8. 8.   Andrade, H., Akben, M. G., & Jonas, J. J. (1983). Effect of molybdenum, niobium, and vanadium on static recovery and recrystallization and on solute strengthening in microalloyed steels. Metallurgical Transactions A, 14, 1967-1977.
  9. 9.   Zajac, S. (2002). Precipitation and grain refinement in vanadium-containing steels. Iron steel vanadium titanium . 23(1). 35-48.
  10. 10.  Capdevila, C., Ferrer, J. P., García-Mateo, C., Caballero, F. G., López, V., & de Andrés, C. G. (2006). Influence of Deformation and Molybdenum Content on Acicular Ferrite Formation in Medium Carbon Steels. ISIJ Int., 46, 1093–1100. https://doi.org/10.2355/isijinternational.46.1093
  11. 11.   Rezende, A. B., Fernandes, F. M., Fonseca, S. T., Farina, P. F. S., Goldenstein, H., & Mei, P. R. (2020). Effect of alloy elements in time temperature transformation diagrams of railway wheels. Defect and Diffusion Forum , 400, 11-20. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.400.11
  12. 12.  Sakamoto, H., Toyama, K., & Hirakawa, K. (2000). Fracture toughness of medium-high carbon steel for railroad wheel. Mater. Sci. Eng .: A, 285(1-2), 288–292. https://doi.org/10.1016/s0921-5093(00)00648-1
  13. 13.  Trivedi, R., Bhumika, Tandon, R., Mishra, G., Singh, R., Singh, J. K., Mahobia, G. S., Chauhan, A., Sarma, S., Ghosh, A., Karmakar, A., & Patra, S. (2024). Study of strength and toughness in pearlitic wheel steel via microstructural alteration. Materials Today Communications , 39, 109255. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.109255
  14. Рукопис надійшов до редакції / Received 01.04.2026 Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026 Опубліковано / Published 30.05.2026