Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 57 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 4 . Зависимость температуры различных участков сварного соединения разнородных сталей Э76 и 12Х18Н10Т от времени: 1 – зона непосредственного контакта заготовок; 2 – переходная зона; 3 – основной металл Рис. 3 . Температурные поля в процессе контактной сварки в центральном сечении 2 – предельное состояние (установившееся температурное поле); 3 – выравнивание температуры после оконча- ния сварки [8]. Расчет охлаждения проводили согласно экс- поненциальному закону, в соответствии с кото- рым поддерживается естественный градиент температур в процессе охлаждения. На основе расчетов температурных полей были построены кривые нагрева и охлаждения различных участ- ков сварного соединения между разнородными сталями Э76 и 12Х18Н10Т (рис. 4). Анализ полу- ченных данных показал, что наибольшая темпе- ратура достигается через 2,5 с процесса сварки и составляет 2800 °С. Жидкая фаза присутствует в интервале 2,17…2,83 с в зоне непосредственного контакта заготовок. Как видно из графиков, в переходной зоне также происходит повы- шение температуры за счет отвода тепла от зоны расплавления. Изменение температуры по мере удаления от зоны соприкосновения составляет от 1100 до 160 °С. Моделирование процесса структурообра- зования (рис. 5) показало, что в зоне сварно- го шва возможно образование мартенситной, аустенитной и бейнитной структур. Присут- ствие мартенсита и аустенита по результатам моделирования согласуется с результатами проведенных структурных исследований (рис. 6). Механическое перемешивание и диф- фузионные процессы на границе рельсовой и хромоникелевой сталей приводят к об- разованию областей, богатых углеродом и легирующими элементами. При скоростях охлаждения, характерных для контактной сварки, в этих областях образуются участки мартенсита и бейнита, что приводит к фор- мированию неравновесного структурного состояния в переходной зоне сварного шва. Анализ результатов, полученных с исполь- зованием математического моделирования, показал, что при данных условиях сварки вдоль осей y и z возникают как растягиваю- щие, так и сжимающие напряжения. Вдоль