ФГАОУ ВО «СПбПУ», Санкт-Петербург, Россия:
А. А. Казаков, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: kazakov@thixomet.ru
А. И. Житенев, инженер

М. А. Салынова, инженер

Рассмотрены современные методы металлографической оценки неметаллических включений в колесных сталях. Показано, что крупные одиночные неметаллические включения (НВ) не могут быть оценены используемыми в настоящее время в промышленности стереологическими методами при анализе только одной плоскости шлифа. Для оценки таких включений в стандарте ASTM E 2283 предложено исследовать четыре разные плоскости шлифа, а полученные результаты обрабатывать при помощи математического аппарата статистики экстремальных значений. Результаты такой обработки позволяют предсказать размер самого крупного в этой стали НВ. На примере образцов, вырезанных из промышленных железнодорожных колес, показано, что результаты оценки по методике ASTM E 2283 обладают предсказательными свойствами: анализ 24 плоскостей образцов не выявил крупных неметаллических включений, превышающих допустимые размеры, но прогноз, выполненный по этим данным, позволил предсказать наличие таких крупных НВ. Результаты приемосдаточных испытаний этого же металла в заводских условиях на других плоскостях шлифа подтвердили наличие крупных включений, превышающих допустимый размер. Разработанная методика реализована в виде плагина анализатора изображений Thixomet Pro, а ее использование при сдаточном контроле колесных и других сталей ответственного назначения может послужить основой совершенствования технологии получения этих сталей, а также позволит обоснованно рассчитать ресурс изготовленных из них изделий.

1. Murakami Y. Metal Fatigue: Effects of Small Defects and Nonmetallic Inclusions. — Tokyo : Yokendo Ltd., 1993. P. 75–122.
2. Губенко С. И. Трансформация неметаллических включений в стали. — М. : Металлургия, 1991. — 225 с.
3. Бельченко Г. И., Губенко С. И. Неметаллические включения и качество стали. — Киев : Техника, 1980. — 168 с.
4. Кушнарев А. В. Новая технология производства колесной стали в ОАО «ЕВРАЗ НТМК» // Черные металлы. 2014. № 3. С. 33–37.
5. AAR Specification M-107/M-208. Standard for Wheels, Wrought Carbon Steel. 2017.

6. ASTM E 1245-03. Standard Practice for Determining the Inclusion or Second-Phase Constituent Content of Metals by Automatic Image Analysis. 2003.
7. Спектор Я. И., Ляшенко В. П., Самсонов А. Н. Исследование усталостных микротрещин у неметаллических включений // Сталь и неметаллические включения. 1980. № 4. С. 30–38.
8. Gumbel E. J. Statistics of extremes. — New York : Columbia University Press., 1958. P. 349–358.
9. Beretta S., Anderson C. W. Extreme value statistics in metal fatigue // Societa Italiana di Statistica: Atti della XLI Riunione Scientifica. P. 251–260.
10. Murakami Y. Inclusion Rating by Statistics of Extreme Values and Its Application to Fatigue Strength Prediction and Quality Control of Materials // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 1994. Vol. 99, Iss. 4. P. 345–351.
11. Beretta S., Murukami Y. Largest-Extreme-Value Distribution Analysis of Multiple Inclusion Types in Determining // Steel Cleanliness. Metall. Mater. Trans. B. 2001. Vol. 32B. P. 517–523.
12. Kanbe Y., Karasev A., Todoroki H., Jonsson P. G. Application of Extreme value analysis for two and three dimensional determinations of the largest inclusion in metal samples // ISIJ International. 2011. Vol. 51, Iss. 4. P. 593–602.
13. Kanbe Y., Karasev A., Todoroki H., Jönsson P. G. Analysis of Largest Sulfide Inclusions in Low Carbon Steel by Using Statistics of Extreme Values // Steel Research International. 2011. Vol. 82, Iss. 4. P. 313–322.
14. Bytyqi A., Jenko M., Godec M. Characterization of the inclusion in spring steel using light microscopy and scanning electron microscopy // Materiali in Tehnologije. 2011. Vol. 45. P. 55–59.
15. Roiko A., Hänninena H., Vuorikari H. Anisotropic distribution of nonmetallic inclusions in a forged steel roll and its influence on fatigue limit // International Journal of Fatigue. 2012. Vol. 41. P. 158–167.
16. Hetzner D. Developing ASTM E 2283: Standard Practice for Extreme Value Analysis of Nonmetallic Inclusions in Steel and Other Microstructural Features // Journal of ASTM International. 2006. Vol. 3, Iss. 8. P. 1–18. DOI: 10.1520/JAI100418.
17. ASTM 2283. Standard Practice for Extreme Value Analysis of Nonmetallic Inclusions in Steel and Other Microstructural Features. 2014.
18. Трушникова А. С. Использование методов математической статистики для прогноза содержания крупных неметаллических включений в стали // Сб. тр. V Российской конф. молодых науч. сотрудников. Перспективные материалы. Спец. вып. 2008. P. 244–246.
19. Боровков А. А. Математическая статистика. — М. : Наука, 1984. — 79 с.
20. Колпишон Э. Ю., Казаков А. А., Житенев А. И., Титова Т. И., Малыхина О. Ю., Дурынин В. А. Металлографический контроль заготовок ответственных изделий энергомашиностроения и автоматизация методов исследования микроструктуры // Тяжелое машиностроение. 2016. № 11-12. С. 2–8.