Obrabotka Metallov. 2016 no. 1(70)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (70) 2016 60 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ УДК 625.143.482 ВЛИЯНИЕ НОРМАЛИЗАЦИИ НА СТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНОТЕРМИТНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ РЕЛЬСОВ Л.Б. ТИХОМИРОВА, канд. техн. наук, профессор А.С. ИЛЬИНЫХ, доктор техн. наук, доцент М.С. ГАЛАЙ, канд. техн. наук Э.С. СИДОРОВ, аспирант ( СГУПС, Новосибирск ) Поступила 25 декабря 2015 Рецензирование 15 января 2016 Принята к печати 15 февраля 2016 Галай М.С. – 630049, г. Новосибирск, ул. Д. Ковальчук, 191, Сибирский государственный университет путей сообщения, e-mail: galayms@mail.ru, sesnsk@mail.ru Рассматриваются вопросы повышения качества сварных соединений рельсов, полученных алюминотер- митной сваркой. Приведен анализ причин выхода из строя алюминотермитных сварных соединений рельсов. Изложены результаты экспериментального исследования влияния нормализации на твердость и структуру металла головки сварных соединений рельсов. Установлено, что без термической обработки сварных швов рельсов в зоне сплавления сварного шва и металла рельса наблюдается резкое увеличение твердости с 24 до 38 HRC, что подтверждается микроструктурным анализом разницей в зернистости металла в зонах сварного шва и термического влияния. В зоне сварного шва металл имеет игольчатую дендритную структуру, в зоне термического влияния – крупнозернистую структуру. Вследствие неоднородности структуры сварного со- единения вероятность возникновения трещин на границе сплавления сварного шва и металла очень высока. Установлено, что нормализация алюминотермитных сварных соединений головки рельсов при темпера- турах 850...900 °С обеспечивает формирование ферритно-перлитной структуры в зоне сварного шва. В зоне термического влияния (за границей сплавления) образуется мелкозернистая структура металла с твердостью, близкой к твердости основного рельса, что является следствием устранения вредного влияния перегрева ме- талла при сварке. Отмечено, что термообработка сварных соединений головки рельсов мало изменяет меха- нические свойства, в частности твердость, в зоне сварного шва. Но при этом в зоне термического влияния на- блюдается значительное уменьшение твердости на 8...10 HRC после проведения нормализации. Обосновано применение нормализации алюминотермитных сварных соединений рельсов для уменьшения вероятности появления хрупкого разрушения в зоне термического влияния при эксплуатации бесстыкового пути. Ключевые слова: рельсы, алюминотермитная сварка, термическая обработка, микроструктура, твер- дость, сварной шов. DOI: 10.17212/1994-6309-2016-1-60-66 Введение Постоянное повышение грузонапряженно- сти железнодорожных линий и скоростей дви- жения поездов приводит к увеличению нагрузок на сварные рельсовые соединения. Поэтому в настоящее время повышение надежности свар- ных рельсовых соединений является актуальной задачей. При соединении рельсов применяются раз- ные способы сварки рельсовых стыков, в основ- ном используются контактный и алюминотер- митный способы сварки. Одним из достоинств соединения рельсов с помощью сварки является