Исследование фазовых и структурных превращений при формировании сварного соединения из рельсовой стали. Сообщение 1. Термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита рельсовой стали R350LHT

По результатам проведенных дилатометрических, металлографических и дюрометрических исследований процесса распада переохлажденного аустенита стали R350LHT при непрерывном охлаждении и в изотермических условиях была построена термокинетическая диаграмма распада переохлажденного аустенита стали R350LHT. При исследовании распада переохлажденного аустенита при непрерывном охлаждении установлено, что охлаждение со скоростью 0,1 и 1 °С/с вызывает распад аустенита стали R350LHT по перлитному механизму. После охлаждения с более низкой скоростью структура перлита более крупная и обладает меньшей (289 HV) твердостью. Это обусловлено более высоким температурным интервалом превращения, в котором более активно происходят диффузионные процессы, связанные с превращением аустенита в перлит. В интервале скоростей от 5 до 10 °С/с распад аустенита происходит по перлитному и мартенситному механизму, что приводит к формированию перлито-мартенситной структуры. При охлаждении аустенита исследуемой стали со скоростью 30 и 100 °С/с происходит превращение по мартенситному механизму, при этом образуется мартенситная структура с высокой твердостью. При увеличении скорости охлаждения стали R350LHT наблюдается увеличение твердости от 289 (при 0,1 °С/с) до 864 – 896 HV (при 100 и 30 °С/с соответственно). Проведенные исследования позволяют сузить границы поиска оптимальных параметров режимов сварки и термообработки исследуемой рельсовой стали. Для получения требуемых структур и физико-механических свойств (аустенит стали R350LHT претерпевает распад по перлитному механизму) охлаждение должно проводиться со скоростью не более 1 °С/с.

1. Полевой Е.В., Волков К.В., Кузнецов Е.П., Головатенко А.В., Атконова О.П., Юнусов А.М. Разработка технологии производства дифференцированно термоупрочненных рельсов на ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК». В кн.: Улучшение качества и условий эксплуатации рельсов и рельсовых скреплений. Сб. науч. докл. Екатеринбург: ОАО «УИМ», 2014. С. 93–101.

2. Myers J., Geiger G.H., Poirier D.R. Structure and properties of thermite welds in rails // Welding Journal. 1982. Vol. 258. No. 8. P. 258–268.

3. Тихомирова Л.Б., Ильиных А.С., Галай М.С., Сидоров Е.С. Исследование структуры и механических свойств алюминотермических сварных соединений рельсов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Металлургия. 2016. Т. 16. № 3. С. 90–95. http://doi.org/10.14529/met160313

4. Теория сварочных процессов / А.В. Коновалов, А.С. Куркин, Э.В. Макаров, В.М. Неровный, Б.Ф. Якушин; под ред. В.М. Неровного. М.: изд. МГТУ им. Баумана, 2007. 559 с.

5. Weingrill L., Krutzler J., Enzinger N. Temperature field evolution during flash-butt welding of railway rails // Materials Science Forum. 2016. Vol. 879. P. 2088–2093. http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.879.2088

6. Ryuichi Y., Yuichi K., Yasuto F. Experimental examination for understanding of transition behaviour of oxide inclusions on gaspressure weld interface: Joining phenomena of gas pressure welding // Welding International. 2014. Vol. 28. No. 7. P. 510–520. http://doi.org/10.1080/09507116.2012.753237

7. Fujii M., Nakanowatari H., Nariai K. Rail flash-butt welding technology // JFE Technical Report. 2015. No. 20. P. 159–163.

8. Saita K., Karimine K., Ueda M., Iwano K., Yamamoto T., Hiroguchi K. Trends in rail welding technologies and our future approach // Nippon Steel and Sumitomo Metal Technical Report. 2013. No. 105. P. 84–92.

9. Dahl B., Mogard B., Gretoft B., Ulander B. Repair of rails on-site by welding // Svetsaren. 1995. Vol. 50. No. 2. P. 10–14.

10. Takimoto T. Latest welding technology for long rail and its reliability // Tetsu-to-Hagane. 1984. Vol. 70. No. 10. P. 40–45. http://doi.org/10.2355/tetsutohagane1955.70.10_1348

11. Tachikawa H., Uneta T., Nishimoto H., Sasaki Y., Yanal J. Steel welding technologies for civil construction applications // Nippon Steel Technical Report. 2000. Vol. 82. No. 7. P. 35–41.

12. Okumura M., Karimine K., Uchino K., Yurioka N. Development of field fusion welding technology for rail-road rails // Nippon Steel Technical Report. 1995. Vol. 65. No. 4. P. 41–49.

13. Козырев Н.А., Шевченко Р.А., Усольцев А.А., Прудников А.Н., Бащенко Л.П. Разработка и моделирование технологического процесса сварки дифференцированно термоупрочненных железнодорожных рельсов. Промышленное опробование // Известия вузов. Черная металлургия. 2020. Т. 63. № 5. С. 305–312. http://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-5-305-312

14. Shevchenko R.A., Kozyrev N.A., Kratko S.N., Kryukov R.E., Mikhno A.R. Development of technology for manufacturing rail strings for railway access roads to mines // IOP Conference Series: Earth and Environmental. 2019. Vol. 377. Article 0121021. http://doi.org/10.1088/1755-1315/377/1/012021

15. Калашников Е.А., Королев Ю.А. Технологии сварки рельсов: тенденции в России и за рубежом // Путь и путевое хозяйство. 2015. № 8. C. 2–6.

16. Шур Е.А. Влияние структуры на эксплуатационную стойкость рельсов. В кн.: Влияние свойств металлической матрицы на эксплуатационную стойкость рельсов. Сб. статей. Екатеринбург: УИМ, 2006. С. 37–63.

17. Шур Е.А., Резанов В.А. Комплексный метод контактной сварки рельсов // Вестник ВНИИЖТ. 2012. № 3. С. 20–22.

18. Блантер М.Е. Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1984. 328 с.

19. Попов А.А., Попова Л.Е. Справочник термиста. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. М.; Свердловск: Машгиз, 1961. 430 c.

20. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. М.: Металлургия, 1985. 408 с.