ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. Железнодорожные крестовины относятся к ответственным элементам железнодорожного пути. Основная проблема, возникающая при переходе от разъемных соединений крестовин и рельсов к неразъемным с использованием стыковой контактной сварки, заключается в получении соединений, характеризующихся высокой трещиностойкостью. Цель работы – повышение механических свойств железнодорожных крестовин, изготовленных сваркой заготовок из стали Гадфильда и рельсовой стали Э76 через промежуточные легированные вставки, путем формирования вставки методом наплавки. Материалы и методики. В работе анализировали комбинированные конструкции из стальных заготовок (Э76 и 110Г13Л), соединенные между собой посредством промежуточных вставок с аустенитной структурой. В первом случае литые заготовки вставок из стали 12Х18Н10Т соединялись с заготовками из стали Э76 методом стыковой контактной сварки. Во втором – вставки формировали импульсно-дуговой наплавкой проволоки A7-IG на рельсовые заготовки. Структурные исследования проводили с использованием светового микроскопа Carl Zeiss AxioObserver Z1m и растрового электронного микроскопа Carl Zeiss EVO 50 XVP. Измерения микротвердости осуществляли на микротвердомере Wolpert Group 402 MVD. Для определения прочностных характеристик полученные комбинированные конструкции испытывали по схеме трехточечного изгиба с определением разрушающей нагрузки и стрелы прогиба. Результаты. Установлено, что особенностью соединений, полученных методом импульсно-дуговой наплавки проволоки A7-IG на рельсовую сталь Э76, является отсутствие сплошного мартенситного слоя, который приводит к охрупчиванию подобных соединений, полученных стыковой контактной сваркой. В процессе наплавки аустенитно-мартенситная структура формируется в виде прерывистых прослоек вдоль границ сопряжения разнородных материалов. Максимальный уровень микротвердости, соответствующий зонам с кристаллами мартенсита, составляет 680 HV. По сравнению с полностью сварными конструкциями значения разрушающей нагрузки и стрелы прогиба при испытаниях по схеме трехточечного изгиба изделий, в которых промежуточная аустенитная вставка была сформирована импульсно-дуговой наплавкой, возросли примерно на 15 %.

1. Готальский Ю.Н. Сварка разнородных сталей. – Киев: Техника, 1981. – 184 с.

2. Вороненко В.И. Износостойкие аустенитные высокомарганцовистые стали // Литейное производство. – 1998. – № 1. – С. 19–22.

3. He L., Jin Z.H., Lu J.D. Modulated structures and ordering structures in alloying aystenitic manganese steel // Acta Metallurgica Sinica. – 2001. – vol. 14, N 2. – P. 148–152.

4. Патент 1819305 СССР. Способ соединения деталей стрелки / Блумауер Й. – № 5001090; заявл. 19.07.1991; опубл. 30.05.1993.

5. Патент 2129938 Российская Федерация. Способ соединения изделий из высокоуглеродистой стали с изделием из высокомарганцовистой аустенитной стали / Аптекарь Н.М., Белокуров Э.С., Поляков В.Ф., Елсаков Н.Н., Глюзберг Б.Э., Ларкин А.В., Белянцев С.В. – Заявл. 20.05.1998; опубл. 10.05.1999.

6. А. с. 1815071 СССР. Способ контактной стыковой сварки оплавлением / Генкин И.З., Кучук-Яценко С.И., Шур Е.А., Лядов В.В., Синадский Н.А., Путря Н.Н., Богорский М.В., Дусевич В.М., Турбина Л.А., Строев В.С., Радыгин Ю.Н., Горонков Н.Д. – Заявл. 06.09.1990; опубл. 15.05.1993.

7. Патент 2128564 Российская Федерация. Способ соединения изделий из высокоуглеродистой стали с изделием из высокомарганцовистой аустенитной стали / Аптекарь Н.М., Белокуров Э.С., Поляков В.Ф., Айзатулов Р.С., Буймов В.А., Маслаков А.А., Сапрыкин В.А., Никиташев М.В., Чичков В.И., Юшманов Ю.М., Елсаков Н.Н., Ермолаев А.И., Мазур В.Л. – Заявл. 31.12.1996; опубл. 10.04.1999.

8. Patent 04-046686 JP. Joining method of high manganese steel and high carbon steel / Yasushi T. – Publ. date 1992.

9. Davis D. The highspeed trains and reliability of railway // Railway Track and Structures. – 2001. – N 10. – P. 17–19.

10. Davis D. The quality of switches // International Railway Journal. – 2002. – N 3. – P. 24–25.

11. Структурные особенности сварного соединения железнодорожных крестовин с рельсами / А.А. Никулина, В.Г. Буров, А.А. Батаев, В.А. Батаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2007. – № 1 (34). – С. 32–34.

12. Microstructure and fracture behaviuor of flash butt welds between dissimilar steels / A.A. Nikulina, A.A. Bataev, A.I. Smirnov, A.I. Popelyukh, V.G. Burov, S.V. Veselov // Science and Technology of Welding and Joining. – 2015. – Vol. 20, N 2. – P. 138–144.

13. Welding of high manganese steel to high carbon steel / M.H. Guo, D.C. Shao, Z.G. Dong, J.C. Yang // Transactions of the China Welding Institution. – 2002. – Vol. 23. – P. 6–10.

14. Особенности формирования структуры соединений рельсовой стали М76 со сталью 110Г13Л, выполненных контактной стыковой сваркой оплавлением / С.И. Кучук-Яценко, В.И. Швец, Г.Н. Гордань, Ю.В. Швец, Н.Д. Горонков // Автоматическая сварка. – 2006. – № 1. – С. 3–9.

15. Welding high?manganese and carbon steels / N.A. Sinadskii, L.A. Turbina, I.Z. Genkin, B.E. Glyuzberg, V.M. Dusevich, N.V. Bogorskii, N.D. Goronkov // Welding International. – 1994. – Vol. 8 (1). – P. 58–61. – DOI: 10.1080/09507119409548546.

16. Никитин А.С. Контактная стыковая сварка стали Гадфильда с рельсовой сталью // Сварочное производство. – 2000. – № 9. – С. 38–40.

17. Welding of railway rail and high manganese steel frog (Paper 3) / M. Gua, R. Wang, F. Wang, W. Zhang, W. Wu // Transactions of The China Welding Institution. – 2002. – N 6. – P. 25–28.

18. Zhang J., Zhang F. Microstructures of bond area in stainless steel and ZGMn13 steel flash welding joint // Acta Metallurgica Sinica (Chinese Letters). – 2001. – Vol. 37, N 7. – P. 713–716.

19. Schaeffler A.L. Constitution diagram for stainless steel weld metal // Metal Progress. – 1949. – Vol. 56, N 11. – P. 680–680b.

20. Особенности формирования сварных швов при лазерной сварке углеродистых сталей / А.М. Оришич, Е.Д. Головин, В.Г. Буров, В.А. Батаев, Ю.В. Афонин, А.Ю. Огнев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2005. – № 4 (29). – С. 13–14.