Исследована природа дефектов в железнодорожных рельсах производства АО "ЕВРАЗ ЗСМК" с использованием металлографического и рентгенофазового анализов. Дополнительно проведен регрессионный анализ влияния параметров производства рельсовой стали на вероятность отбраковки рельсов. Рассмотрены механизмы образования внутренних дефектов. Показано, что наиболее характерными внутренними дефектами рельсов, приводящими к их отбраковке при ультразвуковом контроле, являются расслоения со скоплениями непластичных и легкоплавких неметаллических включений. Установлено значимое влияние параметров выплавки и внепечной обработки рельсовой стали на вероятность образования указанных дефектов рельсов.

Исследована микроструктура дифференцированно термоупрочненных железнодорожных рельсов текущего производства АО "ЕВРАЗ ЗСМК". Определены типы неметаллических включений и их состав. Изучены процессы ликвации основных химических элементов рельсовых сталей (С, Si, Mn, Cr, S, P) и изменение твердости по сечению рельсовых профилей. Показано, что характерными неметаллическими включениями являются недеформирующиеся силикаты, наиболее сконцентрированные в шейке рельсов и пластичные сульфиды, сосредоточенные преимущественно в их головке. Для ряда рельсов выявлена химическая неоднородность со скоплениями неметаллических включений в шейке профиля.

Исследована природа характерных дефектов мелющих шаров из отбраковки рельсовой стали К76Ф, являющихся причинами их неудовлетворительных испытаний на ударную стойкость. Проведен металлографический анализ шаров с использованием светового микроскопа. Определена степень загрязненности стали неметаллическими включениями методами металлографического и рентгеновского анализов. Измерена твердость по сечению шаров. Показано, что дефекты мелющих шаров, снижающие их ударную стойкость, имеют преимущественно сталеплавильное происхождение и вероятность их образования увеличивается с повышением содержания углерода, водорода и серы в стали. Установлено положительное влияние повышения температуры прокатки мелющих шаров из стали К76Ф в интервале 900 - 980 °C на их ударную стойкость, связанное с повышением пластичности рассматриваемой рельсовой стали и, как следствие, с увеличением вероятности заваривания дефектов при горячей деформации.

Исследована микроструктура литых заготовок и мелющих шаров, полученных из рельсовых сталей различного химического состава. Проведена термическая обработка образцов: отжиг; закалка; закалка с отпуском. Осуществлен сравнительный анализ микротвердости и структуры образцов сталей разного состава после термической обработки. Установлено, что легирование хромом сверх нормативных значений и дополнительное легирование никелем рельсовой стали приводит к развитию дендритной ликвации в литой структуре заготовок, которая снижается, но полностью не устраняется после нагрева под прокатку. На основании результатов оценки микроструктуры и твердости мелющих шаров показано, что оптимальной для их производства является сталь, по составу соответствующая рельсовой стали 76ХФ.