Leave Your Message
Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը հղկման գործընթացում

Նորություններ

Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը հղկման գործընթացում

2024-12-25
Հղկող նյութերի և ռելսերի փոխազդեցության ժամանակ ռելսերի պլաստիկ դեֆորմացիան առաջացնում է ջերմություն, իսկ հղկող նյութերի և երկաթուղային նյութերի միջև շփումը նաև հղկման ջերմություն է առաջացնում: Պողպատե ռելսերի հղկումն իրականացվում է բնական մթնոլորտում, և հղկման գործընթացում պողպատե ռելսերի նյութը անխուսափելիորեն օքսիդանում է հղկման ջերմության տակ: Կա սերտ կապ պողպատե ռելսերի մակերեսային օքսիդացման և երկաթուղային այրվածքների միջև: Ուստի անհրաժեշտ է ուսումնասիրել երկաթուղու մակերեսի օքսիդացման վարքագիծը հղկման գործընթացում։

Զեկուցվել է, որ պատրաստվել են սեղմման դիմացկունությամբ երեք տեսակի հղկող քարեր՝ համապատասխանաբար 68,90 ՄՊա, 95,2 ՄՊա և 122,7 ՄՊա ամրություններով։ Ըստ հղկող քարի ամրության կարգի՝ GS-10, GS-12.5 և GS-15 օգտագործվում են հղկող քարերի այս երեք խմբերը ներկայացնելու համար։ Պողպատե երկաթուղու նմուշների համար, որոնք հիմնված են GS-10, GS-12.5 և GS-15 հղկող քարերի երեք հավաքածուներով, դրանք համապատասխանաբար ներկայացված են RGS-10, RGS-12.5 և RGS-15: Անցկացրեք հղկման փորձարկումներ 700 Ն, 600 պտույտ/րոպե և 30 վայրկյան հղկման պայմաններում: Ավելի ինտուիտիվ փորձարարական արդյունքներ ստանալու համար երկաթուղային հղկող քարը ընդունում է կապի սկավառակի շփման ռեժիմ: Վերլուծեք երկաթուղու մակերեսի օքսիդացման վարքը մանրացնելուց հետո:

Ստորգետնյա պողպատե երկաթուղու մակերևույթի մորֆոլոգիան դիտարկվել և վերլուծվել է SM և SEM-ի միջոցով, ինչպես ցույց է տրված Նկ.1-ում: Ստորգետնյա երկաթուղու մակերևույթի SM արդյունքները ցույց են տալիս, որ հղկող քարի ուժի մեծացման հետ մեկտեղ գետնի երկաթուղու մակերեսի գույնը փոխվում է կապույտ և դեղին շագանակագույնից մինչև ռելսի սկզբնական գույնը: Lin et al. ցույց տվեց, որ երբ հղկման ջերմաստիճանը 471 ℃-ից ցածր է, ռելսի մակերեսը նորմալ գույն է ստանում: Երբ հղկման ջերմաստիճանը 471-600 ℃ է, երկաթուղին ցույց է տալիս բաց դեղին այրվածքներ, մինչդեռ երբ հղկման ջերմաստիճանը 600-735 ℃ է, երկաթուղու մակերեսը ցույց է տալիս կապույտ այրվածքներ: Հետևաբար, հիմք ընդունելով վերգետնյա երկաթուղու մակերեսի գույնի փոփոխությունը, կարելի է եզրակացնել, որ հղկող քարի ուժի նվազման հետ աստիճանաբար բարձրանում է հղկման ջերմաստիճանը և մեծանում է երկաթուղու այրման աստիճանը: EDS-ն օգտագործվել է գետնի պողպատե երկաթուղու մակերևույթի և բեկորների ստորին մակերեսի տարրական կազմը վերլուծելու համար: Արդյունքները ցույց են տվել, որ հղկող քարի ամրության բարձրացման հետ մեկտեղ O տարրի պարունակությունը ռելսի մակերևույթի վրա նվազել է, ինչը վկայում է երկաթուղու մակերևույթի վրա Fe-ի և O-ի կապի նվազման և օքսիդացման աստիճանի նվազման մասին: ռելսից, որը համապատասխանում է ռելսի մակերեսի գույնի փոփոխության միտումին: Միևնույն ժամանակ, մանրացնող բեկորների ստորին մակերևույթի վրա O տարրի պարունակությունը նույնպես նվազում է հղկող քարի ամրության բարձրացման հետ: Հարկ է նշել, որ նույն հղկող քարով պողպատե երկաթուղու մակերևույթի և մանրացնող բեկորների ստորին մակերեսի համար վերջինիս մակերեսի վրա O տարրի պարունակությունն ավելի բարձր է, քան առաջինինը: Աղբի ձևավորման ժամանակ տեղի է ունենում պլաստիկ դեֆորմացիա և ջերմություն առաջանում հղկող նյութերի սեղմման պատճառով. Աղբի արտահոսքի գործընթացում բեկորների ստորին մակերեսը քսվում է հղկող նյութի առջևի մակերեսին և առաջացնում ջերմություն: Հետևաբար, բեկորների դեֆորմացիայի և շփման ջերմության համակցված ազդեցությունը հանգեցնում է բեկորների ստորին մակերեսի օքսիդացման ավելի բարձր աստիճանի, ինչը հանգեցնում է O տարրի ավելի բարձր պարունակության:
Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը du1

(ա) Ցածր ամրության քարե աղացած պողպատե երկաթուղային մակերես (RGS-10)

Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը du2

(բ) պողպատե երկաթուղային հողի մակերեսը միջին ամրության հղկող քարով (RGS-12.5)

Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծ du3

(գ) Բարձր ուժով հղկվող քարե պողպատե երկաթուղային մակերես (RGS-15)
Նկ. 1. Մակերեւութային ձևաբանություն, բեկորների ձևաբանություն և պողպատե ռելսերի EDS վերլուծություն հղկող քարերի տարբեր ինտենսիվությամբ մանրացնելուց հետո
Պողպատե ռելսերի մակերևույթի վրա օքսիդացման արտադրանքները և երկաթուղու մակերևույթի այրման աստիճանի հետ օքսիդացման արտադրանքների փոփոխությունը հետագայում ուսումնասիրելու համար օգտագործվել է ռենտգեն ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիա (XPS)՝ մոտ մակերևութային շերտում տարրերի քիմիական վիճակը հայտնաբերելու համար: գրունտային պողպատե ռելսերից: Արդյունքները ներկայացված են Նկ.2-ում: Հղկող քարերի տարբեր ինտենսիվությամբ մանրացնելուց հետո երկաթուղու մակերեսի ամբողջական սպեկտրի վերլուծության արդյունքները (Նկար 2 (ա)) ցույց են տալիս, որ գետնի ռելսի մակերեսին կան C1s, O1s և Fe2p գագաթներ, և O ատոմների տոկոսը նվազում է երկաթուղու մակերեսի այրման աստիճանը, որը համահունչ է երկաթուղու մակերեսի վրա EDS վերլուծության արդյունքների օրինակին: Շնորհիվ այն բանի, որ XPS-ը հայտնաբերում է նյութի մակերևութային շերտի մոտ (մոտ 5 նմ) տարերային վիճակները, որոշակի տարբերություններ կան XPS-ի ամբողջական սպեկտրի կողմից հայտնաբերված տարրերի տեսակների և բովանդակության մեջ՝ համեմատած պողպատե երկաթուղային հիմքի հետ: C1s գագաթնակետը (284,6 eV) հիմնականում օգտագործվում է այլ տարրերի կապող էներգիաները չափորոշելու համար: Պողպատե ռելսերի մակերեսի վրա օքսիդացման հիմնական արտադրանքը Fe օքսիդն է, ուստի Fe2p-ի նեղ սպեկտրը մանրամասն վերլուծվում է: Նկար 2 (բ)-ից (դ) ցույց է տալիս Fe2p-ի նեղ սպեկտրի վերլուծությունը RGS-10, RGS-12.5 և RGS-15 պողպատե ռելսերի մակերեսին համապատասխանաբար: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ կան երկու կապող էներգիայի գագաթներ՝ 710,1 էՎ և 712,4 էՎ, վերագրված Fe2p3/2; Կան Fe2p1/2-ի կապող էներգիայի գագաթներ՝ 723,7 էՎ և 726,1 էՎ: Fe2p3/2-ի արբանյակի գագաթնակետը 718,2 էՎ է: 710.1 eV և 723.7 eV երկու գագաթները կարող են վերագրվել Fe-O-ի կապակցման էներգիային Fe2O3-ում, մինչդեռ 712.4 eV և 726.1 eV գագաթները կարող են վերագրվել Fe-O-ի միացման էներգիային FeO-ում: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ Fe3O4 Fe2O3. Միևնույն ժամանակ, 706.8 էՎ-ում վերլուծական գագաթնակետ չի հայտնաբերվել, ինչը վկայում է գետնի երկաթուղու մակերեսի վրա տարրական Fe-ի բացակայության մասին:
Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը du4
ա) Ամբողջական սպեկտրի վերլուծություն
Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը du5
(բ) RGS-10 (կապույտ)
Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծը du6
(գ) RGS-12.5 (բաց դեղին)
Ռելսերի օքսիդացման վարքագիծ du7
(դ) RGS-15 (պողպատե երկաթուղու բնօրինակ գույնը)

Նկ.2. Տարբեր աստիճանի այրվածքներով ռելսերի մակերեսների XPS վերլուծություն

Fe2p նեղ սպեկտրում գագաթնակետային տարածքի տոկոսները ցույց են տալիս, որ RGS-10-ից, RGS-12.5-ից մինչև RGS-15, Fe2+2p3/2 և Fe2+2p1/2-ի գագաթնակետային տարածքի տոկոսներն ավելանում են, մինչդեռ Fe3+-ի գագաթնակետային տարածքի տոկոսները: 2p3/2 և Fe3+2p1/2 նվազում: Սա ցույց է տալիս, որ երկաթուղու վրա մակերեսային այրման աստիճանի նվազման հետ մակերևույթի օքսիդացման արտադրանքներում Fe2+ պարունակությունը մեծանում է, մինչդեռ Fe3+ պարունակությունը նվազում է: Օքսիդացման արտադրանքի տարբեր բաղադրիչները հանգեցնում են վերգետնյա երկաթուղու տարբեր գույների: Որքան բարձր է մակերեսի այրման աստիճանը (կապույտ), այնքան բարձր է Fe2O3 արտադրանքի պարունակությունը օքսիդում; Որքան ցածր է մակերեսի այրման աստիճանը, այնքան բարձր է FeO արտադրանքի պարունակությունը: