автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Повышение конструктивной прочности сварных стыков между рельсовыми окончаниями и литыми сердечниками железнодорожных стрелочных переводов

На правах рукописи

Никулина Аэлита Александровна

ПОВЫШЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СТЫКОВ МЕЖДУ РЕЛЬСОВЫМИ ОКОНЧАНИЯМИ И ЛИТЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ

003161Э30

05 02 01 «Материаловедение (в машиностроении)»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск - 2007

003161930

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор

Батаев Владимир Андреевич

доктор технических наук, доцент

Токарев Александр Олегович

кандидат технических наук, доцент

Осколкова Татьяна Николаевна

Сибирский государственный университет путей сообщения, г Новосибирск

Защита диссертации состоится " 8 ноября 2007 года в 1630 часов на заседании диссертационного совета Д 212 173 07 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу. 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу университета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета

Автореферат разослан «_» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

Никитин ЮВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации:

В современных условиях в Российской Федерации железнодорожный транспорт имеет стратегическое значение, переоценить которое невозможно Важнейшими элементами железнодорожного пути являются стрелочные переводы, осуществляющие смену направления движения поездов От их технического состояния в значительной степени зависит эффективность функционирования всего железнодорожного транспорта Диссертационная работа посвящена решению проблемы повышения комплекса важнейших механических свойств, определяющих надежность материала сварных стыков между рельсовыми окончаниями и литыми сердечниками железнодорожных стрелочных переводов Актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью обеспечения безаварийной работы железнодорожного транспорта, в значительной степени определяемой надежностью стрелочных переводов.

Современные стрелочные переводы, основными элементами которых являются литые сердечники из стали 110Г13Л и рельсовые окончания из стали М76, изготовляют по сварной технологии По сравнению с технологией болтового соединения она позволяет резко сократить массу дефицитной дорогостоящей стали Гадфильда и снизить уровень динамической нагрузки на стык В настоящее время сварная технология применяется во многих странах, в том числе и в России В нашей стране сварные переводы выпускают Новосибирский и Муромский стрелочные заводы

Одна из значительных проблем, возникающих при производстве сварных стрелочных переводов, заключается в образовании в швах, получаемых методов стыковой контактной сварки оплавлением, дефектов в виде трещин Их образование тщательно контролируется на заводах, в частности методом капиллярной дефектоскопии Объем бракованных изделий на Новосибирском стрелочном заводе составляет ~ 5 7 % Иногда эта величина возрастает до 30 40 % Периодический осмотр стрелочных переводов, установленных в железнодорожный путь, также выявляет большое количество изделий с трещинами, образовавшимися уже на стадии их эксплуатации Эксплуатация переводов с обнаруженными в них трещинами недопустима, поскольку эти дефекты являются причиной возникновения аварийных ситуаций

Отмеченная выше проблема в значительной степени имеет материаловед-ческий характер Обусловлено это тем, что стали Гадфильда и М76, относящиеся к разным структурным классам, методами сварки плавлением не свариваются В промежуток между ними вваривают вставку из аустенитной хромоникеле-вой стали При получении такого комбинированного соединения возникает структура сложного химического состава, контроль за которой затруднен Особые проблемы возникают при сварке сталей М76 и аустенитной хромоникеле-вой стали типа 12Х18Н10Т. В швах этого типа трещины возникают гораздо чаще, чем в соединении «сталь 110Г13Л-сталь 12Х18Н10Т» Выявление причин образования трещин при сварке основных элементов стрелочных переводов и

разработка рекомендаций по повышению трещиностойкости материала сварных швов представляет собой актуальную научную и практическую задачу

Диссертационная работа выполнена в рамках федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002-2006 годы», а также по теме «Технология создания и обработки кристаллических материалов», выполняемой в рамках ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы»

Цель диссертационной работы повышение конструктивной прочности материала сварных швов «сталь М76 — сталь 12Х18Н10Т», получаемых при стыковой контактной сварке рельсовых окончаний и литых сердечников железнодорожных стрелочных переводов

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1 Выявление основных причин охрупчивания сварных швов между рельсовой высокоуглеродистой сталью М76 и хромоникелевой аустенитной сталью 12Х18Н10Т

2 Исследование влияния дополнительной термической обработки сварных соединений на структуру и механические свойства материала, охрупченно-го при стыковой контактной сварке

3 Исследование эффективности применения технологии сварки взрывом при соединении рельсовых окончаний и литых сердечников, изготовленных из стали Гадфильда

4 Разработка технологии стыковой контактной сварки оплавлением, обеспечивающей повышение трещиностойкости сварных швов

На защиту выносятся:

1 Экспериментальные данные металлографических, электронно-микроскопических, микрорентгеноспектральных и рентгеноструктурных исследований структуры переходных слоев сварных швов, полученных методом стыковой контактной сварки оплавлением рельсовых окончаний и литых сердечников через промежуточную хромоникелевую вставку Объяснение причин охрупчивания сварных швов между рельсовой сталью М76 и хромоникелевой сталью 12Х18Н10Т

2 Результаты экспериментальных исследований, ориентированных на повышение трещиностойкости сварных соединений методами дополнительной высокотемпературной обработки охрупченного при стыковой контактной сварке материала

3 Результаты экспериментальных исследований по повышению качества сварных соединений за счет применения сварки взрывом

4 Обоснование и разработка способа повышения трещиностойкости сварных стыков между рельсовыми окончаниями и литыми сердечниками стрелочных переводов, основанного на применении дополнительной промежуточной вставки с пониженным содержанием углерода

Научная новизна:

1 Методами структурного анализа и механическими испытаниями установлено, что основная причина образования трещин в сварных швах между рельсовыми окончаниями и промежуточной хромоникелевой вставкой обусловлена формированием высокопрочного слоя со структурой мартенсита на месте микрообъемов с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода

2 Установлено, что с целью повышения уровня трещиностойкости материала сварного шва между сталью 12Х18Н10Т и граничащей с ней сталью уровень твердости НУ не должен превышать ~ 3500 4000 МПа

3 Методами оценки статической трещиностойкости и твердости показано, что микрообъемы мартенсита, образующегося при сварке рельсовых окончаний и промежуточной хромоникелевой вставки, являются термически стабильными Высокотемпературный отпуск закаленных микрообъемов не обеспечивает роста трещиностойкости материала Отжиг сварных соединений с нагревом до 1000 °С позволяет увеличить уровень статической трещиностойкости материала сварного шва не более чем на 20 %, что не позволяет эффективно решить проблему повышения надежности анализируемых сварных конструкций

4. Электронно-микроскопическими исследованиями образцов, испытанных на ударную вязкость и трещиностойкость, установлено, что важным фактором охрупчивания сварных швов «сталь 12Х18Н10Т — сталь М76» является образование сульфидов титана. В процессе оплавления торцов заготовок и последующей осадки сульфиды титана приобретают форму тонких пленочных выделений, разрушение которых происходит абсолютно хрупко

5 Показано, что применение барьерного слоя, ограничивающего диффузию углерода, позволяет сформировать эффективную структуру переходной зоны, граничащей с хромоникелевой вставкой, снизить уровень твердости образующихся структур и как следствие повысить трещиностойкость сварного соединения Функцию этого слоя эффективно выполняет низкоуглеродистая сталь с содержанием ~ 0,2 . 0,3 % С

Научная и практическая ценность работы:

1 Результаты экспериментальных исследований, проведенных в данной работе, могут быть полезны при разработке технологии повышения конструктивной прочности других комбинированных соединений на основе углеродистых и легированных сталей

2 Промышленные испытания предложенного метода повышения трещиностойкости материала сварных стыков между рельсовыми окончаниями и промежуточными вставками, проведенные на Новосибирском стрелочном заводе, подтвердили основные выводы и рекомендации диссертационной работы Применение дополнительной промежуточной вставки, помещаемой в зазор между литым сердечником и рельсовыми окончаниями, позволяет многократно снизить опасность образования макротрещин в сварных швах.

3 Результаты, полученные при выполнении работы, используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университе-

те при подготовке инженеров по специальности «Материаловедение в машиностроении» и магистров по направлению «Материаловедение и технологии новых материалов» В учебном процессе применяются модернизированные при участии диссертанта установки, предназначенные для проведения испытаний на трещиностойкость

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука Технологии Инновации» (г Новосибирск, 2001, 2002, 2003 2004 г), на всероссийской научно-технической конференции «Наука Промышленность Оборона» (г Новосибирск, 2001, 2004 г ); на IV и V всероссийских конференциях (школах) молодых ученых «Физическая мезомеханика материалов (г Томск, 2001, 2003 г), на 18-й уральской школе металловедов-термистов (г Тольятти 2006 г ), на 2-й международной школе «Физическое материаловедение» (г Тольятти, 2006 г), на 13 международной научно-практической конференции «Современные техника и технология» (г Томск, 2007 г ), на научных семинарах кафедры «Материаловедение в машиностроении» Новосибирского государственного технического университета

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4 научных статьи из них 3 в реферируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 - в центральном издании

Объем и структура работы. Диссертационная работа, состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, приложения Работа изложена на 185 страницах основного текста, включая 127 рисунков, 13 таблиц, библиографический список из 134 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена область исследований, перечислены основные анализируемые научные проблемы

Первая (обзорная) глава «Структура и механические свойства сварных швов, полученных при соединении разнородных сталей» посвящена анализу особенностей сварки разнородных сталей В разделе рассмотрены используемые в настоящее время технологические процессы, используемые для получения комбинированных соединений

Подробно проанализированы особенности соединения литых сердечников, изготовленных из стали 110Г13Л, с рельсовыми окончаниями из высокоуглеродистой стали М76 Отмечены экономические достоинства сварной технологии получения соединений из данных материалов, обусловленные значительным сокращением использования дефицитной дорогостоящей стали Гад-фильда В связи с тем, что указанные стали относятся к различным структурным классам и плохо свариваются методами, основанными на плавлении, их соединение осуществляют методом стыковой контактной сварки с использованием промежуточных вставок из хромоникелевых аустенитных сталей, в частности из стали 12Х18Н10Т В качестве проблемы, характерной для сварных

стрелочных переводов, проявляемой при их производстве и последующей эксплуатации, отмечается недостаточная надежность сварных швов между сталями М76 и 12Х18Н10Т. В этой связи делается вывод о необходимости разработки предложений по повышению надежности сварных соединений данного типа В то же время данная проблема в специальной литературе освещена относительно слабо

На основании выводов, сделанных по результатам анализа материалов литературного обзора, сформулированы цель и задачи диссертационной работы

Во второй главе «Материалы и методы экспериментальных исследований» обоснован выбор материалов, методов исследования их структуры и механических свойств, а также конструкций испытательных установок, использованных при проведении экспериментов. В качестве основного объекта исследования в работе использовали соединение, полученное путем стыковой контактной сварки оплавлением рельсовой стали М76 и стали Гадфильда через промежуточную вставку из хромоникелевой стали 12Х18Н10Т Сварку образцов осуществляли в ОАО «Новосибирский стрелочный завод»

Структурные исследования сталей проводили с использованием методов металлографического анализа (микроскоп ЫШЕ), просвечивающей электронной микроскопии (Тевк В8-500) и растровой электронной микроскопии (Ьео-420) Рентгеноструктурный анализ с использованием дифрактометрии синхро-тронного излучения выполняли в Сибирском центре СИ на базе Института ядерной физики СО РАН Для решения поставленных задач был применен ди-фрактометр высокого разрешения, обеспечивающий высокомонохроматизиро-ванное синхротронное излучение (ДХА = 4 10"4) ускорителя ВЭПП-3, использующего встречные электрон-позитронные пучки

Определение прочностных свойств и показателей пластичности упрочненного слоя при статическом нагружении плоских лабораторных образцов осуществляли по ГОСТ 1497-73 на испытательной машине растяжения-сжатия 2167Р-50 Испытания на ударный изгиб с определением значений ударной вязкости выполняли на образцах с и-образным надрезом в соответствии с ГОСТ 9454-78 на маятниковом копре КМ-5Т Разрушение полномасштабных образцов по схеме «трехточечный изгиб» проводились на прессе МИИМ 2500-К по ОСТ 32 133 97 на Новосибирском стрелочном заводе

Неоднородность структур, получаемых в процессе сварки, определяли металлографически, с помощью результатов микрорентгеноспектрального анализа (на рентгеновском микроанализаторе типа 1ХА-5А ШОЬ), а также путем измерения микротвердости в соответствии с ГОСТ 9450-76 При оценке циклической трещиностойкости в качестве показателей, характеризующих сопротивление развитию усталостных трещин, использовали параметры, определяемые путем построения кинетических диаграмм усталостного разрушения (КДУР) Статическую трещиностойкость оценивали на плоских образцах методом 1-интеграла

В третьей главе «Особенности хрупкого разрушения сварных соединений, полученных методом контактной сварки стали Гадфильда и рельсовой

стали М76» дан анализ структуры, формируемой в швах типа «сталь Гадфильда - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 12Х18Н10Т - рельсовая сталь М76»

При соединении сердечника с рельсовыми окончаниями через промежуточную вставку формируются два сварных шва «сталь 110Г13Л - сталь 12Х18Н10Т» и «сталь 12Х18Н10Т - сталь М76» Оба отмеченных шва представляют собой потенциально опасные зоны, в которых возможно образование трещин, их развитие и разрушение конструкции в целом Анализ результатов эксплуатации сварных элементов стрелочных переводов свидетельствует о том, что наиболее опасным является сварной шов между рельсовыми окончаниями из высокоуглеродистой стали М76 и промежуточной вставкой из стали 12Х18Н10Т Учитывая вышеизложенное, в работе особое внимание уделяли объяснению причин трещинообразования в данных сварных швах Для решения отмеченной задачи в диссертационной работе были проведены глубокие структурные исследования сварных швов и прилегающих к ним зон термического влияния

Соединяемые сваркой стали отличаются по содержанию углерода и леги-

> рующих элементов В процессе loo vreMj i их совместного нагрева образует-

говорить о том, что в рельсовой Рис 1 Результаты микроренттеноспектрального стали встречаются локальные анализа сварного шва между рельсовой и хромо- участки легированной стали О

ся новый сплав усредненного состава (в соответствии с долей участия сплавляемых сталей) Для того чтобы оценить характер распределения легирующих элементов, были проведены микро-рентгеноспектральные исследования сварных швов (рис 1) На основании полученных данных можно сделать следующие выводы Ширина переходной зоны в сварных швах составляет ~ 300 400 мкм В пределах переходной зоны наблюдаются значительные всплески по содержанию легирующих элементов В первую очередь это относится к титану На примере распределения хрома и никеля можно сделать вывод о наличии в рельсовой стали локализованных участков, обогащенных легирующими элементами Фактически можно

никелевой сталями

результатах явно выраженной

1т., 1тр/зсс

Ш)-

400- я-Рс

200- у-Рс а-Ре 7-Рс ц-Рв 1 ^ а-ре 1 Ф 'Д-

Н1-1- 20 - г 40 * | —1-1-1-1 60 80 !(Ю 20Т (к^гсе

Рис 2. Рентгенограмма сварного соединения между сталями М76 и 13Х18Н10Т в переходной зоне сварнотз шва.

структурной неоднородности в сварных швах, полученных методом стыковой контактной сварки, свидетельствуют также рентгенограммы, полученные методом дефрактометрии синхротронного излучения (рис. 2).

Полученные при рентге но структурных и микрорентгеноспектральных исследованиях данные полностью подтверждаются результатами металлографических исследований. После химического травления шлифов на них отчетливо выявляются участки смешанной структуры. Схема строения сварного шва между рельсовыми окончаниями и хромонике-лсвой вставкой, полученного методом стыковой контактной сваркой оплавлением, приведена на рис. 3. На схеме условно выделены четыре зоны. Зоны 1 и 4 соответствуют сталям

12Х18Н10Т и М76 в исходном состоянии. Зоны 2 и 3 являются переходными. Основными

структурными элементами

представленной схемы являются аустенит стали 12Х1ИН10Т (доминирует в зоне вставки), перлит стали М76 (доминирует в рельсовом окончании) и градиентная смешанная структура между ними, В состав смешанной структуры (зоны 2 и 3) входят преимущественно мартенсит, аустенит и перлит (рис. 4). Максимальное количество мартенсита и аустенита зафиксировано в зоне 2, прилегающей к хромоникелевой вставке.

Анализ результатов структурных исследований свидетельствует о том, что в процессе сварки в сварном шве между сталью М76 и 12Х18Н10Т чаще образуются прослойки не мартене итно го, а аустенито-мартснситного типа. Наиболее сложной по строению является зона смешанных структур, обозначенная на рис. 3 цифрой 2.

[]ф.ЧН1. фврМ г. \iiipi .шит

Ч о

©

о

стаи 12Х1КШ0Т п исходном

СОСТОЯНИЙ

Рис. 3. Схема троения сварного шва между рельсовым окончанием н хромогшкелетЦ вставкой, полученного методом стыковой контактной сварки.

Основной фазой, формирующейся в этой зоне, является мартенсит. Остальной объем зоны заполнен аустенитом.

Результаты исследования микротвердости сварных швов приведены на рис. 5. На каждом графике отражены в качестве примеров по две дорожки измерений. В зоне видимой границы сплавления хромо никелевой вставки и рельсовой стали обычно наблюдается скачок микротвердости. Микротвсрдость достигает значений 4500... 5000 МПа. Однако в некоторых случаях зафиксирован уровень НУ = 9000 МПа. Эти данные свидетельствуют о том, что на границе сплавления практически всегда образуется охрупченная прослойка. Различие в уровне микротвердости этой прослойки обусловлено, вероятно, различным соотношением между объемными долями мартенсита и аустенита.

Проведенные исследования показали, что приемлемым уровнем микротвердости в зоне сплавления является НУ = 3500...4000 МПа. Именно этот уровень микротвердости соответствует достаточно высоким показателям статической и усталостной трещиностойкости материала в "" шва.

Рис. 4. Зоны смешанных структур в сварном шее Особенности эксплуатации

"сталь 12Х18Н10Т- сталь М7б". стрелочных переводов предпола-

а, б - локализованные закаленные зоны; гают возможность их дипамиче-

в - мартенситно-аустеннтная прослойка. ского нагружения при воздействии

колес железнодорожных вагонов. По этой причине важными представляются испытания па ударную вязкость. Учитывая возможность эксплуатации изделий в районах Сибири и Дальнего Востока, минимальная температура испытаний маге-риала составляла - 60 "С. Зависимость уровня КСи от температуры испытаний имеет характерный Ч-образный вид. Минимальный уровень ударной вязкости, со-

шветству тощий температурам - 60 °С и - 30 "С, составляет ~ 10 Дж/см\ Низкая энергоемкость процесса разрушения сварных швов приводит к тому, что поверхности изломов полномасштабных образцов (реальных рельсов) имеют гладкую форму.

Участки мартенсита., образовавшегося при контактной стыковой сварке оплавлением, в условиях динамического нагруже-ния разрушаются без проявления признаков пластической деформации. Их разрушение носит преимущественно транскристаллит-ный характер, что отчетливо проявляется на рис. 6. В процессе испытаний на ударную вязкость и трс шин о стойкость установлено, что одним из основных факторов охрупчивания сварных шнов, полученных методом стыковой сварки оплавлением сталей 12Х18Н10Т и М76, является образование сульфидов титана- В процессе оплавления торцов заготовок И последующей осадки сульфиды титана приобретают форму тонких пленочных выделений (рис. 7), разрушение которых происходит абсолютно хрупко. Полученные данные свидетельствуют о необходимости тщательного контроля за содержанием серы в сталях и обеспечении ее содержания в минимальном количестве.

Натурные прочностные испытания сварных крестовин были проведены при их на гружен ни по схеме трехтичечного изгиба. Экспериментально установлено, что разрушение сварных комбинированных конструкций, состоящих

¡1-5.1

-4ЙУ -200 О 21Ю 4(¥1

Расстояние о г сварнот шва, мкм

Рис. 5. М икротвердоеть сварного шва между рельсовой с гшгыо и хромовикелевой вставкой.

Рис. 6. Поверхность разрушения образцов, испытанных на ударную вязкость.

4

Рис, 7. Хрупкие включения сульфида гитана на поверхности разрушения обра.шои нч стали 12Х18'1{|()Т. испытанных пи ударную вязкость.

Рис. Фрактограмма обралиа. сваренного но заводский технологии после испытаний на трехтичечлый изгиб.

(стрелками указана плоская ЗЬна хрупкого разрушения).

(ШЫ.

из рельсовых окончании, промежуточной хромоникелевой вставки и крестовины из стали Гадфильда, в абсолютном большинстве случаев происходит но шву между сталью 12X18НI ОТ и рельсовой сталью М76. В процессе натурных испытаний полномасштабных образцов обнаружено, что даже нри сварке на одном и том же режиме уровень разрушающей нагрузки образцов может существенно отличаться, что свидетельствует о нестабильности процесса структур о образования сварного шва. В пределах даже одного сварного соединения встречаются охрупченные участки и участки с достаточно высоким уровнем вязкости. Если но каким-либо случайным причинам, контроль за которыми технологическими средствами затруднен или невозможен, в сварном соединении образуется повышенное количество охрупченных участков с мартен-ситной структурой, то в этом случае формируется сварной шов, обладающий пониженным комплексом механических свойств.

Типичная картина сварного соединения, разрушенного с малым уровнем затрат энергии, приведена на рис. 8, Можно видеть, что большая часть поверхности разрушения является плоской. Это свидетельствует о том, что трещина развивалась прямолинейно, без затрат на смену траектории или на процесс ветвления.

Силовые элементы стрелочных переводов, том числе в зоне сварных соединений, под действием колес железнодорожных вагонов испытывают многократное нагружение. Учитывая это, в работе были проведены усталостные испытания сварных соединений. В качестве метода усталостных испытаний использовали метод, основанный на

йК, МПа-м

Рис. 9. Кинетический диаграммы усталостного разрушения стали М76 (кривая 2) и материала сварного соединения "сталь 12Х ? 8Н / ОТ -сгаль М76" (кривая 1)

построении кинетических диаграмм усталостного разрушения Полученные данные свидетельствуют о том, что скорость распространения усталостных трещин в материале сварного соединения «сталь 12Х18Н10Т — сталь М76» заметно выше, чем в рельсовой стали (рис 9). В качестве особенности, характерной для кинетических диаграмм усталостного разрушения исследуемых сварных соединений, следует отметить их немонотонность Встречаются участки с высокой и низкой скоростью развития трещин Выражается это в появлении изломов на анализируемых кривых Резкая смена скорости распространения трещины, в частности ее замедление, свидетельствует о том, что трещина распространяется по материалу с различной структурой и механическими свойствами При вхождении трещины в участки с аустенитной или перлитной структурой скорость распространения трещины снижается, а при продвижении трещины через закаленные зоны с мартенситной структурой трещина ускоряется На основании проведенных усталостных испытаний можно сделать вывод о достаточно низкой надежности сварных соединений "сталь 12Х18Н10Т - сталь М76", что объясняется присутствием в шве высокопрочных зон с мартенситной структурой

Таким образом, анализ результатов испытаний на трещиностойкость свидетельствует о том, что швы, полученные методом стыковой контактной сварки оплавлением рельсовых окончаний из стали М76 и хромоникелевой вставки из стали 12Х18Н10Т, обладают низкой трещиностойкостью Основная причина охрупчивания сварных швов между сталями М76 и 12Х18Н10Т обусловлена образованием промежуточного легированного слоя с высоким содержанием углерода, мартенситное превращение в котором реализуется без дополнительного ускоренного охлаждения

В четвертой главе «Повышение надежности сварных соединений из разнородных материалов» обоснованы методы обработки, направленные на повышение комплекса механических свойств анализируемых материалов Для достижения поставленной в работе цели были изучены возможности применения следующих решений"

1 - проведение термической обработки (отпуска или высокотемпературного отжига) сварных швов,

2 - разработка технологии стыковой контактной сварки, исключающей образование высокопрочных закаленных участков в сварном шве

На первом этапе были проведены исследования анализируемых сварных швов, нагретых до 700 °С Целью этих исследований являлось развитие процессов отпуска образованного при сварке мартенсита Однако результаты дюрометрических исследований свидетельствуют о том, что даже при нагреве до 700 °С заметных изменений в уровне микротвердости мартенсита, образовавшегося при сварке не происходит Это свидетельствует о высокой термической устойчивости мартенсита

Рис. 10. Трещиностойкосп. материала сварного шва "сталь 12Х18Н ЮТ - сталь М76" после печного нагрева до различных температур

На втором этапе был проведен отжиг стали с фазовой перекристаллизацией. Максимальная температура нагрева составляла 1000 °С. Однако и в этом случае заметного снижения микротвердости в сварных швах не обнаружено. Результаты исследования статической трсщино-стойкости свидетельствуют о том, что при повышении температуры нагрева до 1000 °С, величина возрастает от 42 до 51 кДж/м2 (рис. 10). Однако следует отметить, что наблюдаемый рост вязкости разрушения не позволяет существенно повысить надежность исследуемых сварных соединений. Для решения отмеченной проблемы необходим поиск других технологических решений. Объяснение полученных результатов связано с тем, что анализируемые участки представляют собой зоны с повышенным содержанием легирующих эле-Ре1с. Ц. Дефекты соединения, полученного ментов и углерода. Даже замед-

с варкой оирывом стали 20 и стали Гад фи льда ленное охлаждение, осуществляемое в лабораторной печи, приводило к тому, что распад аустенита этих участков осуществлялся с образованием мартенсита.

С целью оценки диффузионных процессов, происходящих при отжиге анализируемых сварных швов, были проведены микрорентгеноспектральные исследования. Анализ экспериментальных данных свидетельствует о том, что по сравнению с исходным состоянием в процессе отжига произошло увеличение ширины переходной зоны от -300 мкм до -500 мкм. В этой зоне наблюдаются скачки, свидетельствующие о неоднородном распределении легирующих элементов в металлической матрице.

При выполнении диссертационной работы была поставлена цель разработать принципиально новую технологию соединения сердечников крестовин с рельсовыми окончаниями, основанную на использовании сварки взрывом. Предполагалось, что известные достоинства данной сварки, заключающиеся в возможности объединения разнородных материалов, могут быть реализованы и при получении сварных элементов стрелочных переводов. Было предложено осуществлять сварку в два этапа. На первом этапе к сердечнику из стали 110Г13Л методом сварки взрывом приваривается промежуточная вставка из уг-

леродистой стали, а на втором - к свободному торцу вставки методом стыковой контактной сварки оплавлением приваривается рельсовое окончание В качестве материала вставки использовали низкоуглеродистую сталь 20

Методами структурного анализа изучено влияние сварки взрывом на свойства сварных швов между сталью Гадфильда и низкоуглеродистой сталью Было показано, что при метании плоской пластины из стали 20 на торец литого сердечника из стали 110Г13Л формируется сварной шов, характеризующийся не достаточно высоким уровнем прочностных свойств и надежности При проведении натурных испытаний сварных крестовин было установлено, что средний уровень разрушающей нагрузки почти на 500 кН меньше приемочных значений Объяснение этого факта связано с образованием микродефектов в виде пор и трещин (рис 11), закаленных участков, а также сложной формой профиля рельса и проявляющимся краевым эффектом

Учитывая недостатки, проявившиеся при реализации технологии сварки взрывом, была поставлена задача разработать технологический процесс стыковой контактной сварки, позволяющий снизить негативное влияние образующихся переходных слоев Принималось во внимание, что основным фактором, ответственным за снижение трещиностойкости комбинированных соединений, является формирование в локализованных высоколегированных объемах сталей структуры мартенситного типа Обладая повышенной прочностью и уровнем остаточных внутренних напряжений, эта структура способствует образованию и распространению трещин в зоне сплавления сталей 12Х18Н10Т и М76 Таким образом, решение, позволяющее снизить опасное влияние закаленных микрообъемов на трещиностойкость соединения, может быть связано, во-первых, с предотвращением образования в переходной зоне мартенсита, а во-вторых, со снижением уровня его прочностных свойств

Анализ технологического процесса, реализуемого на Новосибирском стрелочном заводе, свидетельствует о том, что полностью избавиться от структуры мартенсита при сварке элементов стрелочных переводов не удается. Обусловлено это тем, что при контактной сварке оплавлением в условиях активного перемешивания материала оплавляемых торцов хромоникелевой вставки и рельсовой стали, а также в условиях последующего приложения высокого давления в промежуточном слое неизбежно образование локальных микрообъемов с повышенным содержанием легирующих элементов Степень легирования этих зон такова, что даже в условиях последующего медленного охлаждения образуется мартенситная или смешанная аустенито-мартенситная структура. Проблема усугубляется тем, что в легированные микрообъемы из смежных объемов активно диффундирует углерод

Таким образом, учитывая невозможность устранения структуры мартенсита, в качестве решения анализируемой проблемы может быть предложено уменьшение содержания углерода в образующемся мартенсите То есть речь идет о получении мартенсита с существенно меньшей степенью пересыщения его углеродом Ограничить диффузию углерода в легированные микрообъемы стали при реализации стыковой контактной сварки оплавлением не представляется возможным В связи с этим было предложено поместить в промежуток

хромой икелеаая вставка \ дополнительная н !«коу гл еродистая / вставка

/ / \

/ сталь Гадфильдя ч рельсовая сталь

Рис. ¡2. Схема образца, сваренного с использованием дополнительной вставки из ннзкоуглеродистой стали.

Рис 13. Фракт о грамма образип, сваренного через дополнительную ннзкоуглероапегую □егавку после испытаний па трехточечный изгиб.

Сталь m

Хромонкк^лсвая ветаикд

Видимая границу ^сНЕЁого 1 1

-40(1 -21» 0 200 400 Расстояние от сварного шва, мкм

Рис 14 Микрогвердость сварного соединения между хромони целевой ст;шью н дополнительной низкоутеродистой вставкой вблизи сварного шва.

между высокоуглеродистым рельсовым окончанием и хромо-никелевой вставкой дополнительный элемент. Таким элементом с нашей точки зрения может быть вставка из низкоуглеродистой стали. Проведенные в работе исследования показали, что содержание углерода в промежуточной вставке должно быть ограничено значениями 0,2. ..0,3 %. Схема реализации предлагаемого способа сварки показана на рис. 12. Таким образом, комбинированное сварное соединение должно содержать сварные швы трех типов: рельсовая сталь М76 — сталь 20; сталь 20 — сталь 12X18Н ЮТ; сталь 12Х18Н10Т -сталь 110Г13Л.

По предложенной технологии на Новосибирском стрелочном заводе было изготовлено пять опытных полномасштабных образцов. Следует подчеркнуть, что при испытании всех сварных соединений уровень разрушающего усилия превышал значение, регламентируемое техническими условиями (принятыми на стрелочном заводе). Изломы образцов характеризовались развитой поверхностью (рис. ]ЗХ что свидетельствует о высокой энергоемкости процесса. В пределах нормы оказалась также величина прогиба полученных сварных соединений.

С целью определения характера изменения механических свойств в направлении, перпендикулярном сварному соединению «сталь 12Х18Н10Т - сталь 20», бьиш проведены дюромет-рические исследования с оценкой

_

кД»-/м!

6С

4С ■

20

0

©

©

©

©

микротвердости Результаты проведенных испытаний отражены на рис. 14. Анализ приведенных зависимостей свидетельствует о том, что максимальный уровень микротвердости в зоне сплавления достигает ~ 2700 МПа Такой уровень твердости обеспечивается

структурой, характеризующейся высоким уровнем пластичности, ударной вязкости и трещино-стойкости (рис 15) Разрушение сварных конструкций в зоне исследуемого шва сопровождается образованием вязкого и псевдовязкого изломов Таким образом, предложенный технологический процесс сварки, обоснованный результатами структурных исследований, обеспечивает значительный рост уровня конструктивной прочности материала сварного шва.

Пятая глава работы «Промышленные испытания сварных соединений, полученных с применением предложенных технических решений» носит прикладной характер Результаты проведенных исследований были опробованы в ОАО «Новосибирский стрелочный завод». По предложенной технологии на предприятии были сварены комбинированные конструкции, содержащие две промежуточные вставки - из хромоникелевой стали 12Х18Н10Т и из низкоуглеродистой стали 20 Сварку осуществляли на установке НК 840 2 № 1 Режим сварки соответствовал используемому на заводе После сварки конструкций, полученные швы были зачищены и исследованы методом капиллярной дефектоскопии на наличие макротрещин Ни на одном из пяти образцов наружных дефектов не обнаружено При этом в контрольной партии из десяти заготовок было выявлено три макродефекта Эффективность предложенных решений подтверждена актом промышленных испытаний, в котором отмечается повышение качества сварных соединений, полученных по новой технологии

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе, реализуемом специалистами кафедры «Материаловедение в машиностроении» НГТУ Наиболее важные выводы объясняются и комментируются в курсе «Материаловедение» при подготовке инженеров, бакалавров и магистров В учебном процессе используются модернизированные установки, предназначенные для проведения испытаний на трещиностойкость

Рис 15 Статическая трещиностойкость исследуемых материалов

1 - рельсовая сталь М76 в исходном состоянии,

2 - сварной шов "сталь 12Х18Н10Т - сталь М76" (заводская технология),

3 - сварной шов "сталь 12X18Ш0Т - сталь М76" (сварка по заводской технологии с последующим отжигом при 1000 "С),

4 - сварной шов' сталь 110Г13Л - сталь 20", полученный по технологам сварки взрывом,

5 - сварной шов "сталь 12Х18Н10Т - сталь 20" (предлагаемая технология с использованием дополнительной промежуточной вставки)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Методами структурного анализа и механическими испытаниями выявлена основная причина образования трещин в сварных швах между рельсовыми окончаниями и промежуточной хромоннкелевой вставкой, связанная с формированием высокопрочного слоя со структурой мартенсита на месте микрообъемов с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода Установлено, что с целью обеспечения повышенного уровня трещиностойкости материала сварного шва между сталью 12Х18Н10Т и граничащей с ней сталью уровень твердости НУ не должен превышать ~ 3500 4000 МПа

2. Показано, что усталостная трещиностойкость сварных швов «сталь 12Х18Н10Т — сталь М76», полученных методом стыковой контактной сварки, ниже, чем трещиностойкость рельсовой стали На кинетических диаграммах усталостного разрушения сварных швов наблюдаются изломы, свидетельствующие о резкой смене скорости распространения трещин Объясняется такой характер последовательным распространением трещин через вязкие (аустенит) и хрупкие (мартенсит) микрообъемы

3 Установлено, что важным фактором охрупчивания сварных швов «сталь 12Х18Н10Т — сталь М76» является образование сульфидов титана В процессе оплавления торцов заготовок и последующей осадки неметаллические включения приобретают форму тонких пленочных выделений, разрушение которых происходит абсолютно хрупко Полученные данные свидетельствуют о необходимости существенного ограничения серы в исходных материалах

4 Экспериментально показано, что микрообъемы мартенсита, образующегося при сварке рельсовых окончаний и промежуточной хромоннкелевой вставки, являются термически стабильными Высокотемпературный отпуск закаленных микрообъемов не обеспечивает роста трещиностойкости материала Отжиг сварных соединений с нагревом до 1000 °С увеличивает уровень статической трещиностойкости материала сварного шва не более чем на 20 %, что не позволяет эффективно решить проблему повышения надежности анализируемых сварных конструкций

5 Методами структурного анализа изучено влияние сварки взрывом на свойства сварных швов между сталью Гадфильда и низкоуглеродистой сталью Показано, что при метании плоской пластины из стали 20 на торец литого сердечника из стали 110Г13Л формируется сварной шов со строением, не обеспечивающим требуемый уровень прочности и надежности материала Уровень разрушающей нагрузки при заводских испытаниях таких швов почти на 500 кН меньше приемочных значений

6 Учитывая невозможность полного устранения мартенситной прослойки в сварных швах «сталь 12Х18Н10Т — сталь М76» посредством оптимизации технологических режимов сварки, было предложено понизить степень опасности образующегося мартенсита за счет снижения в нем содержания углерода Показано, что применение барьерного слоя, ограничивающего диффузию углерода, позволяет сформировать эффективную структуру переходной зоны, граничащей с хромоннкелевой вставкой, снизить уровень твердости образующихся

структур и как следствие повысить трещииостойкость сварного соединения Функцию этого слоя эффективно выполняет низкоуглеродистая сталь с содержанием ~ 0,2 0,3 % С

7 Промышленные испытания предложенного метода повышения трещи-ностойкости материала сварных стыков между рельсовыми окончаниями и промежуточными вставками, проведенные на Новосибирском стрелочном заводе, подтвердили основные выводы и рекомендации диссертационной работы Применение дополнительной промежуточной вставки, помещаемой в зазор между литым сердечником и рельсовыми окончаниями, позволяет многократно снизить опасность образования макротрещин в сварных швах Результаты, полученные при выполнении работы, используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете при подготовке инженеров по специальности «Материаловедение в машиностроении» и магистров по направлению «Материаловедение и технологии новых материалов» В учебном процессе применяются модернизированные при участии диссертанта установки, предназначенные для проведения испытаний на трещииостойкость

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1 Бивалькевич А А Особенности хрупкого разрушения стрелочных переводов / А А Бивалькевич Н Физическая мезомеханика - Томск, 2004 г — Т 7, -Ч 1 - С. 199-201

2 Пластическое деформирование ультразвуковым инструментом наплавленных упрочняющих слоев / В Г Буров, А М Кручинин, С В Буров, А А Бивалькевич, И.А Батаев // Обработка металлов — Новосибирск, 2005 г - №3(28) -С 21

3 Особенности хрупкого разрушения сварных соединений разнородных сталей / А А Бивалькевич, А А Батаев, В Г Буров, В А Батаев, С В Хлебников // Ползуновский вестник - Барнаул, 2004 г - №2 - С 44-46

4 Структурные особенности сварного соединения железнодорожных крестовин с рельсами / А А Никулина, В Г Буров, А А Батаев, В А Батаев // Обработка металлов - Новосибирск, 2007 - № 1 (34) - С 32-34

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20 Тел /факс (383) 346-08-56 Формат 60 х 84 1/16 Объем 1,5 п л Тираж 100 экз Заказ № 1301 Подписано в печать 05 10 2007

ВВЕДЕНИЕ.

1. СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВАРНЫХ ШВОВ, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ СОЕДИНЕНИИ РАЗНОРОДНЫХ СТАЛЕЙ.

1.1. Особенности сварки разнородных сталей.

1.1.1. Свариваемость разнородных сталей.

1.1.2. Структура переходных зон сварных соединений.

1.1.3. Диффузионные процессы при сварке разнородных сталей.

1.1.4. Напряжения в переходных зонах сварных швов.

1.1.5. Механические свойства соединений из разнородных сталей.

1.1.6. Причины разрушения сварных соединений из разнородных сталей.

1.2. Особенности сварки крестовин из стали Гадфильда с рельсами из стали М76.

1.2.1. Структура, механические свойства и применение стали Гадфильда.

1.2.2. Особенности строения и свойства рельсовой стали.

1.2.3. Особенности строения и свойства хромоникелевой стали.

1.2.4. Особенности сварки крестовин из стали Гадфильда с рельсами из стали М76.

1.2.5. Контактная стыковая сварка.

1.3. Выводы.

1.4. Цели и задачи исследования.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Выбор материалов исследования.

2.2. Структурные исследования.

2.2.1. Оптическая металлография.

2.2.2. Растровая электронная микроскопия.

2.2.3. Рентгеноструктурный анализ с использованием синхротронного излучения.

2.2.4. Просвечивающая электронная микроскопия.

2.2.5 Микрорентгеноспектральный анализ.

2.3. Прочностные исследования.

2.3.1. Определение прочностных свойств и показателей пластичности при статическом нагружении.

2.3.2. Прочностные испытания по схеме «трехточечный изгиб».

2.3.3. Исследование микротвердости.

2.4. Оценка показателей вязкости.

2.4.1. Ударная вязкость.

2.4.2. Определение циклической трещиностойкости.

2.4.3. Статическая трещиностойкость.

3. ОСОБЕННОСТИ ХРУПКОГО РАЗРУШЕНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ КОНТАКТНОЙ СВАРКИ СТАЖ ГАДФИЛЬДА И РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ М76.

3.1. Исследование сварных швов между сталью Гадфильда и хромоникелевой вставкой.

3.2. Исследование строения сварных швов между рельсовой сталью и хромоникелевой вставкой.

3.3. Микротвердость сварных соединений "сталь 12Х18Н10Т -сталь М76".

3.4. Ударная вязкость сварных соединений "сталь 12Х18Н10Т -сталь М76».

3.5. Прочностные испытания.

3.5.1. Прочностные свойства используемых материалов при деформации растяжением.

3.5.2. Натурные прочностные испытания сварных крестовин.

3.6. Усталостная трещиностойкость сварных соединений.

3.7. Выводы.

4. ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ РАЗНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

4.1 Повышение надежности сварных соединений "сталь 12Х18Н10Т- сталь М76" методом термической обработки.

4.2 Сварка взрывом элементов стрелочных переводов.

4.3. Разработка технологии стыковой сварки сердечника крестовины с рельсовыми окончаниями с использованием двух промежуточных вставок.

4.4. Выводы.

5. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИПЫТАНИЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРЕДЛОЖЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.

5.1. Оценка эффективности стыковой контактной сварки с применением дополнительной вставки из низкоуглеродистой стали.

5.2. Модернизация лабораторных установок по испытанию материалов на усталостную трещиностойкость.

5.3. Выводы.

ОНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

В 2007 г. российским железным дорогам исполняется 170 лет. Первая железнодорожная линия, которой являлась Царскосельская ветка, была запущена в эксплуатацию в 1837 году. В течение этого времени на железной дороге произошли кардинальные перемены, касающиеся как обустройства самого пути, так и подвижного состава.

В Российской Федерации железнодорожный транспорт имеет стратегическое значение, переоценить которое невозможно. Следует отметить, что даже сегодня в стране нет надежного круглогодичного сквозного автомобильного сообщения от западной границы до Тихого океана. Основным видом грузопассажирского транспорта является железнодорожный. По железным дорогам ежедневно перемещаются сотни тысяч пассажиров и перевозятся на дальние расстояния миллионы тонн грузов. Акционерное общество «Российские железные дороги» перевозит в год свыше 1,3 млрд. пассажиров и 1,3 млрд. тонн грузов. В сумме это составляет около 80% совокупного оборота всех существующих в нашей стране видов транспорта [1].

Важнейшим элементом железнодорожного пути являются стрелочные переводы, осуществляющие смену направления передвижения поездов. В настоящее время на российских железных дорогах в эксплуатации находится около 170 тыс. переводов. Многие из них выработали свой срок и являются морально устаревшими. По имеющимся данным для того, чтобы устранить ограничения скоростей движения только на главных путях требуется замена тысяч стрелочных переводов [1].

От технического состояния стрелочных переводов в значительной степени зависит надежность железнодорожного транспорта. Эксплуатация переводов с какими-либо дефектами недопустима. В последние десятилетия происходит активная замена переводов устаревших конструкций на новые, являющиеся более надежными и долговечными. В России эту программу выполняют два специализированных предприятия - Новосибирский и Муромский стрелочные заводы.

Многолетний опыт практической эксплуатации показал, что экономически наиболее эффективными являются стрелочные переводы, в которых наиболее нагруженный элемент - сердечник соединяется с рельсовыми окончаниями не по болтовой технологии, а стыковой контактной сваркой. Такая технология позволяет резко сократить массу крестовины, выполняемой из дорогостоящей дефицитной стали Гадфильда. Важным фактором является и то, что стрелочные переводы, изготовленные с использованием технологии сварки, являются более надежными и долговечными. По пути, основанному на использовании сварочных технологий, в настоящее время идут все экономически развитые страны. Такие же технологии используются на российских стрелочных заводах.

В связи с необходимостью существенного повышения скорости движения поездов и ростом уровня механической нагрузки, прикладываемой к рельсам, резко возрастают требования к надежности важнейших элементов железнодорожного пути, в том числе к стрелочным переводам. Технология их изготовления должна обеспечивать высокий уровень прочностных свойств и трещиностойкости применяемых материалов. В значительной степени это требование относится к сварным швам современных стрелочных переводов.

В представленной работе основным предметом рассмотрения является структура и комплекс основных механических свойств сварных стыков между литыми сердечниками железнодорожных стрелочных переводов и рельсовыми окончаниями. По геометрической конфигурации сердечник (рис. В.1) стрелочного перевода представляет собой сложную конструкцию. Он должен выдерживать высокие динамические нагрузки, оказываемые подвижным составом на путь при прохождении стрелочного перевода, а, следовательно, должен иметь достаточную прочность, износостойкость и трещиностойкость для предотвращения быстрого развития возникающих трещин. а

Усовик Горло

Сердечник б

Рис. В.1. Общий вид (а) и схема (б) железнодорожной крестовины.

В качестве материала литых сердечников (крестовин) используется сталь Гадфильда, содержание марганца в которой достигает 13 %. Принятый для этой стали процесс термической обработки включает закалку с нагревом до температуры приблизительно 1050 °С и охлаждение в воде с целью получения аустенитной структуры металла, обеспечивающей высокий комплекс механических характеристик. Особенностью марганцовистой стали является то, что она подвержена упрочнению в процессе эксплуатации (наклепу) при повторяющихся циклах приложения нагрузки от проходящих по крестовине колес [2].

Ранее сердечники соединялись с ходовыми рельсами с помощью накладок, что обусловливало прерывание поверхности катания в стыках, возникновение ударных нагрузок от колес подвижного состава и повышенную повреждаемость рельсов в зонах крепления. Такая конструкция заставляла делать большую отливку крестовины из стали Гадфильда. Различия в марках стали, применяемых для изготовления рельсов и сердечников, не позволяли соединять их сваркой.

Решение проблемы было предложено французкими компаниями Socarec, Manoir Industries Outreau (MIO) и Cogifer. Компания MIO внедрила новый технологический процесс сварки, заключающийся в установке между рельсом и крестовиной вставки из аустенитной нержавеющей стали. Этот способ создания комбинированных конструкций, запатентованный под названием Maustinox Мп, нашел широкое применение [2]. Близкая технология запатентована в Австрии фирмой «VAE AG», которая в 1977 - 1990 гг. провела комплекс работ по разработке технологии контактной стыковой сварки крестовин с рельсовыми окончаниями [3,4].

На российских заводах, специализирующихся на производстве стрелочных переводов, также используется технология, основанная на сварке литых сердечников с рельсовыми окончаниями. Однако проблема заключается в недостаточном уровне надежности формируемых сварных швов. В значительной степени проблема имеет материаловедческий характер. Решению ее посвящена представленная диссертационная работа.

На защиту выносятся:

1. Экспериментальные данные металлографических, электронно-микроскопических, микрорентгеноспектральных и рентгеноструктурных исследований структуры переходных слоев сварных швов, полученных методом стыковой контактной сварки оплавлением рельсовых окончаний и литых сердечников через промежуточную хромоникелевую вставку. Объяснение причин охрупчивания сварных швов между рельсовой сталью М76 и хромо-никелевой сталью 12Х18Н10Т.

2. Результаты экспериментальных исследований, ориентированных на повышение трещиностойкости сварных соединений методами дополнительной высокотемпературной обработки охрупченного при стыковой контактной сварке материала.

3. Результаты экспериментальных исследований по повышению качества сварных соединений за счет применения сварки взрывом.

4 Обоснование и разработка способа повышения трещиностойкости сварных стыков между рельсовыми окончаниями и литыми сердечниками стрелочных переводов, основанного на применении дополнительной промежуточной вставки с пониженным содержанием углерода.

Научная новизна:

1. Методами структурного анализа и механическими испытаниями установлено, что основная причина образования трещин в сварных швах между рельсовыми окончаниями и промежуточной хромоникелевой вставкой обусловлена формированием высокопрочного слоя со структурой мартенсита на месте микрообъемов с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода.

2. Установлено, что с целью повышения уровня трещиностойкости материала сварного шва между сталью 12Х18Н10Т и граничащей с ней сталью уровень твердости HV не должен превышать ~ 3500.4000 МПа.

3. Методами оценки статической трещиностойкости и твердости показано, что микрообъемы мартенсита, образующегося при сварке рельсовых окончаний и промежуточной хромоникелевой вставки, являются термически стабильными. Высокотемпературный отпуск закаленных микрообъемов не обеспечивает роста трещиностойкости материала. Отжиг сварных соединений с нагревом до 1000 °С позволяет увеличить уровень статической трещиностойкости материала сварного шва не более чем на 20 %, что не позволяет эффективно решить проблему повышения надежности анализируемых сварных конструкций.

4. Электронно-микроскопическими исследованиями образцов, испытанных на ударную вязкость и трещиностойкость, установлено, что важным фактором охрупчивания сварных швов «сталь 12Х18Н10Т - сталь М76» является образование сульфидов титана. В процессе оплавления торцов заготовок и последующей осадки неметаллические включения приобретают форму тонких пленочных выделений, разрушение которых происходит абсолютно хрупко.

5. Показано, что применение барьерного слоя, ограничивающего диффузию углерода, позволяет сформировать эффективную структуру переходной зоны, граничащей с хромоникелевой вставкой, снизить уровень твердости образующегося мартенсита и как следствие повысить трещиностойкость сварного соединения. Функцию этого слоя эффективно выполняет низкоуглеродистая сталь с содержанием ~ 0,2.0,3 % С.

Научная и практическая ценность работы:

1. Результаты экспериментальных исследований, проведенных в данной работе, могут быть полезны при разработке технологии повышения конструктивной прочности других комбинированных соединений на основе углеродистых и легированных сталей.

2. Промышленные испытания предложенного метода повышения тре-щиностойкости материала сварных стыков между рельсовыми окончаниями и промежуточными вставками, проведенные на Новосибирском стрелочном заводе, подтвердили основные выводы и рекомендации диссертационной работы. Применение дополнительной промежуточной вставки, помещаемой в зазор между литым сердечником и рельсовыми окончаниями, позволяет многократно снизить опасность образования макротрещин в сварных швах.

3. Результаты, полученные при выполнении работы, используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете при подготовке инженеров по специальности «Материаловедение в машиностроении» и магистров по направлению «Материаловедение и технологии новых материалов». В учебном процессе применяются модернизированные при участии диссертанта установки, предназначенные для проведения испытаний на трещиностойкость.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (г. Новосибирск, 2001, 2002, 2003 2004 г.); на всероссийской научно-технической конференции «Наука. Промышленность. Оборона» (г. Новосибирск, 2001, 2004 г.); на IV и V всероссийских конференциях (школах) молодых ученых «Физическая ме-зомеханика материалов (г. Томск, 2001, 2003 г.); на 18-й уральской школе металловедов-термистов (г. Тольятти 2006 г.); на 2-й международной школе «Физическое материаловедение» (г. Тольятти, 2006 г.); на 13 международной научно-практической конференции «Современные техника и технология» (г. Томск, 2007 г.); на научных семинарах кафедры «Материаловедение в машиностроении» Новосибирского государственного технического университета.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 4 научных статьи из них 3 в реферируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, 1 - в центральном издании.

Объем и структура работы. Диссертационная работа, состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, приложения. Работа изложена на 185 страницах основного текста, включая 78 рисунков, 14 таблиц, библиографический список из 134 наименований.

ОНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Методами структурного анализа и механическими испытаниями выявлена основная причина образования трещин в сварных швах между рельсовыми окончаниями и промежуточной хромоникелевой вставкой, связанная с формированием высокопрочного слоя со структурой мартенсита на месте микрообъемов с повышенным содержанием хрома, никеля и углерода. Установлено, что с целью обеспечения повышенного уровня трещиностойкости материала сварного шва между сталью 12Х18Н10Т и граничащей с ней сталью уровень твердости HV не должен превышать - 3500. .4000 МПа.

2. Показано, что усталостная трещиностойкость сварных швов «сталь 12Х18Н10Т - сталь М76», полученных методом стыковой контактной сварки, ниже, чем трещиностойкость рельсовой стали. На кинетических диаграммах усталостного разрушения сварных швов наблюдаются изломы, свидетельствующие о резкой смене скорости распространения трещин. Объясняется такой характер последовательным распространением трещин через вязкие (аустенит) и хрупкие (мартенсит) микрообъемы.

3. Установлено, что важным фактором охрупчивания сварных швов «сталь 12Х18Н10Т - сталь М76» является образование сульфидов титана. В процессе оплавления торцов заготовок и последующей осадки неметаллические включения приобретают форму тонких пленочных выделений, разрушение которых происходит абсолютно хрупко. Полученные данные свидетельствуют о необходимости существенного ограничения серы в исходных материалах.

4. Экспериментально показано, что микрообъемы мартенсита, образующегося при сварке рельсовых окончаний и промежуточной хромоникелевой вставки, являются термически стабильными. Высокотемпературный отпуск закаленных микрообъемов не обеспечивает роста трещиностойкости материала. Отжиг сварных соединений с нагревом до 1000 °С увеличивает уровень статической трещиностойкости материала сварного шва не более чем на 20 %, что не позволяет эффективно решить проблему повышения надежности анализируемых сварных конструкций.

5. Методами структурного анализа изучено влияние сварки взрывом на свойства сварных швов между сталью Гадфильда и низкоуглеродистой сталью. Показано, что при метании плоской пластины из стали 20 на торец литого сердечника из стали 110Г13Л формируется сварной шов со строением, не обеспечивающим требуемый уровень прочности и надежности материала. Уровень разрушающей нагрузки при заводских испытаниях таких швов почти на 500 кН меньше приемочных значений.

6. Учитывая невозможность полного устранения мартенситной прослойки в сварных швах «сталь 12Х18Н10Т - сталь М76» посредством оптимизации технологических режимов сварки, было предложено понизить степень опасности образующегося мартенсита за счет снижения в нем содержания углерода. Показано, что применение барьерного слоя, ограничивающего диффузию углерода, позволяет сформировать эффективную структуру переходной зоны, граничащей с хромоникелевой вставкой, снизить уровень твердости образующихся структур и как следствие повысить трещиностойкость сварного соединения. Функцию этого слоя эффективно выполняет низкоуглеродистая сталь с содержанием ~ 0,2.0,3 % С.

7. Промышленные испытания предложенного метода повышения трещиностойкости материала сварных стыков между рельсовыми окончаниями и промежуточными вставками, проведенные на Новосибирском стрелочном заводе, подтвердили основные выводы и рекомендации диссертационной работы. Применение дополнительной промежуточной вставки, помещаемой в зазор между литым сердечником и рельсовыми окончаниями, позволяет многократно снизить опасность образования макротрещин в сварных швах. Результаты, полученные при выполнении работы, используются в учебном процессе в Новосибирском государственном техническом университете при подготовке инженеров по специальности «Материаловедение в машиностроении» и магистров по направлению «Материаловедение и технологии новых материалов». В учебном процессе применяются модернизированные при участии диссертанта установки, предназначенные для проведения испытаний на трещиностойкость.

1. ОАО «Российские железные дороги» Электронный ресурс., www.rzd.ru

2. Barberon М. Рынок крестовин стрелочных переводов / М. Barberon // La Vie du Rail. 2002. - №229. - P. 42-45

3. Guo M.N. Welding between high manganese steel and high carbon steel / M.N.Guo, D.C. Shao, Z.G. Dong // Acta Metallurgica Sinica. 2000. - V 13. -№1.-P. 112-116.

4. Никитин A.C. Контактная стыковая сварка стали Гадфильда с рельсовой сталью / А.С. Никитин // Сварочное производство. 2000. - № 9. - С. 38-40.

5. Синадский Н.А. Сварка высокомарганцовистой и углеродистой стали / Н.А. Синадский, Л.А. Турбина, И.З. Генкин // Сварочное производство. -1993.-№2.-С. 10-12.

6. Синадский Н.А. Сварка крестовин с рельсами / Н.А. Синадский, И.З. Генкин, А.П. Турбина // Путь и путевое хозяйство. 1994. - № 4. - С. 11-14.

7. Генкин И.З. Сварные рельсы и стрелочные переводы / И.З. Генкин // Путь и путевое хозяйство. 2000. - № 12. - С. 14-20.

8. Main Huan Gua. Сварка железнодорожных рельса и крестовины из высокомарганцовистой стали / Main - Huan Gua, Ru-Chun Wang, Fu Wang // Hanjie Xuebao (Trans. China Weld. Inst). - 2002.23. - № 6. - P. 25-28.

9. Хвостик М.Ю. Алюмотермитная сварка стрелочных переводов / М.Ю. Хвостик, А.В. Гудков // Путь и путевое хозяйство. 2002. - №10. - С. 14-16.

10. Yojiang Li. Microstructure in the weld metal of austenitic perlitic dissimilar steels and diffusion of elements in the diffusion zone / Yojiang Li, Zenda Zou, Bing Zhou // Mater Science and Technology. - 2001.17. - №3. - P. 338-342.

11. Zhang Fecheng. Микроструктура на границе соединения коррозион-ностойкой стали и стали ZGMnl3 при контактной сварке оплавлением / Fecheng Zhang, Jiming Zhang // Acta metallurgica sinica. 2001. 37. - № 7. - C. 713-716.

12. Zhang Jiming. Microstructure in the welding joint of frog (ZGMnl3) and rail (U71Mn) / Jiming Zhang, Fecheng Zhang // Heat treat Metals. 2001. - № 9. -C. 36-38.

13. A. c. 1815071 СССР МКИ5 B23 К 11/04. Способ контактной стыковой сварки оплавлением / И.З. Генкин, С.И. Кучук-Яценко, Е.А. Шур (СССР). № 4873427/08; заявл.06.09.90; опубл. 15.05.93, Бюл. № 18. - 2 с.

14. Пат. 1819305 СССР, МКИ5 Е 01 В 11/44. Способ соединения дета1. KJлей стрелки / Иоханесс Блумауер ; заявитель и патентообладатель Фоест-Альпине Айзенбанзюстеме ГмбХ (AT). № 5001090/11 ; заявл. 19.07.91 ; опубл. 30.05.93, Бюл. № 20. - 2 с.

15. Tao Lu. Residual stress distribution and plastic zones in heterogeneous welded plates with a transverse crack / Lu Tao, Shi Yaomo, Jiang Lipei // Pressure vessels and Pip. 2000. - 77. - №9. - P. 549-553.

16. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки / А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков и др. М. : Машиностроение, 2003.-560 с.

17. Лившиц Л.С. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений / Л.С. Лившиц, А.Н. Хакимов М. : Машиностроение, 1989.-336 с.

18. Петров В.П. Свариваемость сталей / В.П. Петров Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2000.-66 с.

19. Dieter Radaj. Heat effects of welding: Temperature field, residual stress, distorsion / Radaj Dieter. Berlin: Springer, 1992. - 348 p.

20. Храмцов H.B. Металлы и сварка / H.B. Храмцов. Тюмень : изд-во Тюменского государственного университета, 2001. - 160 с.

21. Готальский Ю.Н. Сварка перлитных сталей аустенитными материалами /Ю.Н. Готальский. Киев : Наукова думка, 1992. - 221 с.

22. Готальский Ю.Н. Сварка разнородных сталей / Ю.Н. Готальский -Киев : Техника, 1981. 184 с.

23. Закс И.А. Сварка разнородных сталей / И.А. Закс- Л. : Машиностроение, 1973. 208 с.

24. Лившиц Л.С. Металловедение для сварщиков (сварка сталей) / Л.С. Лившиц. М.: Машиностроение, 1979. - 253 с.

25. Мусин Р.А. Металловедение сварки / Р.А.Мусин, Г.А. Береснев -Пермь : Пермский гос. техн. ун-т, 2000. 108 с.

26. Криштал М.А. Механизм диффузии в железных сплавах / М.А. Криштал М.: Металлургия, 1972. - 400 с.

27. Покатаев Е.П. Сварка разнородных металлов и сплавов. Учебное пособие. / Е.П. Покатаев Волгоград : Изд-во ВолгГТУ, 2002. - 128 с.

28. Рябов В.Р. Сварка разнородных металлов и сплавов / В.Р. Рябов -М.: Машиностроение, 1984. 239 с.

29. Лашко Н.Ф. Металловедение сварки / Н.Ф. Лашко- М. : Машгиз, 1954.-272 с.

30. Полухин П.И. Технология металлов и сварка / П.И. Полухин М. : Машиностроение, 1977. - 354 с.

31. Готальский Ю.Н. О содержании никеля в металле шва сварных соединений аустенитных сталей с неаустенитными / Ю.Н. Готальский, В.В. Снисарь // Автоматическая сварка. 1968. - № 12. - С. 9-13.

32. Борнгэм Т. Специальные стали : пер. с англ. / Т. Борнгэм, Р. Гад-фильд. Л.: Науч. Хим-тех. Изд., 1926. - 152 с.

33. Давыдов Н.Г. Высокомарганцовистая сталь / Н.Г. Давыдов М. : Металлургия, 1979. - 176 с.

34. Новомейский Ю.Д. Высокомарганцовистая аустенитная сталь Г13Л / Ю.Д. Новомейский М.: Металлургия, 1969. - 99 с.

35. Штремель М.А. О механизме упрочнения стали Гадфильда / М.А. Штремель, И.А. Коваленко // Физика металлов и металловедение. 1987. - Т. 63.-№3.-С. 172-180.

36. Винокур Б.Б. Влияние легирования на износостойкость марганцовистой стали / Б.Б. Винокур, С.Е. Кондратюк // Металловедение и термическая обработка металлов. 1986. - № 11. - С. 24-27.

37. Садовский В.Д. О хладноломкости стали Гадфильда / В.Д. Садовский, Н.Н. Сюткина, Д.П. Родионов // Физика металлов и металловедение. -1983. Т. 56. - № 3. - С. 618-621.

38. Гасик М.И. Марганец / М.И. Гасик. М. : Металлургия, 1992. - 607с.

39. Былева З.В. Влияние модифицирования на свойства стали 110Г13Л / З.В. Былева, Н.А. Угарова, В.Ф. Меркуров // Литейное производство. -1987.-№4.-С. 14.

40. Горелов В.Г. Комплексное микролегирование стали 110Г13Л / В.Г. Горелов, Ю.Н. Кузьмин, Е.И. Морозов // Литейное производство. 2000. - № 4.-С. 17-18.

41. Не L. Modulated structures and ordering structures in alloying aystenitic manganese steel / L. He, Z.H. Jin, J.D. Lu // Acta Metallurgica Sinica. 2001. - V. 14.-№2.-P. 148-152.

42. Камышина К.П. Износостойкие стали для различных условий эксплуатации / К.П. Камышина, Ю.Н. Петров, Н.Ф. Хомякова // Литейное производство. 2000. - № 7. - С. 2-3.

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

44. Шляпин В.Б. Сварка на железнодорожном транспорте за последние 50 лет / В.Б. Шляпин, В.Н. Лозинский // Сварочное производство. 1998. - № 1.-С. 42-43.

45. Ратников А.И. На Муромском стрелочном заводе / А.И. Ратников // Путь и путевое хозяйство. 2000. - № 2. - С. 11-12.

46. Derocher R.J. Railroad frog / R.J. Derocher // Progressive Railroading. -2002.-№10.-P. 28-32.

47. Davis D. The highspeed trains and reliability of railway / D. Davis // Railway Track and Structures. 2001. - № 10. - P. 17-19.

48. Боровиков E.M. Производство спецотливок из высокомарганцовистой стали / E.M. Боровиков, Б.Н. Яковлев, Б.М. Ценципер // Литейное производство. 1998. - № 9. - С. 6-7.

49. Берзин М.М. Современное состояние сварочных технологий на железнодорожном транспорте / М.М. Берзин, В.Н. Лозинский // Вестник ВНИ-ИЖТ. 2003. - № 6. - С. 40 - 53.

50. Разработка сварочных технологий / В.Н. Лозинский, Н.В. Павлов, М.М. Березин, Е.А. Калашников // Сварочное производство. 2002. - № 9. -С. 30-33.

51. Sun I. Reconditioning of the frogs by a building-up welding /1. Sun, D. Davis // Railway Track and Structures. 1998. - № 6. - P. 12-15.

52. Ларкин A.B. Основные направления повышения качества стрелочной продукции для железных дорог Россия. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / А.В. Ларкин М., 1998. - 30 с.

53. Коган А.Г. Трещиностойкость и качество высокомарганцовистой стали железнодорожных крестовин. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / А.Г. Коган М., 1993. - 28 с.

54. Рамазанов P.P. Повышение эксплуатационной стойкости крестовин, упрочненных методом науглероживания. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / P.P. Рамазанов Новосибирск, 1999. - 26 с.

55. Дусевич В.М. Влияние структуры и свойств высокомарганцовистой стали на износостойкость и контактную усталость железнодорожных крестовин. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / В.М. Дусевич-М., 1987.-24 с.

56. Повышение качества отливок из стали Г13Л / под ред. И.Р. Крянина М.: Машгиз, 1963. - 204 с.

57. Давыдов Н.Г. К вопросу повышения качества отливок из высокомарганцовистой стали 110Г13Л / Н.Г. Давыдов Томск : Изд-во Томского университета, 1972. - 138 с.

58. Путря Н.Н. К вопросу о повышении эксплуатационной надежности крестовин. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / Н.Н. Путря-М., 1967.- 18 с.

59. Логинов Л.А. Влияние технологии литейной формы на свойства стали Г13Л в рабочем слое сердечников стрелочных переводов. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / Л.А. Логинов Киев, 1972.-22 с.

60. Крестовины служат дольше : интервью // Путь и путевое хозяйство. -1994.-№2.-С. 6-8.

61. Коган А.Г. Влияние качества металла крестовин на их износостойкость в эксплуатации / А.Г. Коган, В.В. Наркевич // Вестник Всероссийской НИИ железнодорожного транспорта. 1994. - № 2. - С. 25-27.

62. Гадылин Ю.Н. Усилен поворотный сердечник / Ю.Н. Гадылин, С.О. Сурин // Путь и путевое хозяйство. 1993. - № 7. - С. 16-17.

63. Шабалин Г.И. Эксплуатация скоростных стрелочных переводов / Г.И. Шабалин // Железнодорожный транспорт. 1993. - № 2. - С. 49-52.

64. High-technology used in crossing construction // Rail Engineering Int. -1990. -№ l.-P. 8.

65. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия : ГОСТ Р 51685 2000 - Введ. 01.07.2001. - М.: Госстандарт России : Изд-во стандартов, 2001. - 23 с.

66. Металловедение и термическая обработка стали: в 3 т. / под ред. М. Л. Бернштейна, А. Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. - 3 т.

67. Гольдштейн М.И. Специальные стали. Учебник для вузов / М.И. Гольдштейн, С.В. Грачев, Ю.Г. Векслер. М.: МИСИС, 1999. - 408 с.

68. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали / Ф.Ф Химушин. М. : Металлургия, 1969. - 752 с.

69. Металлография железа : в 3 т. / под ред. Ф.Н. Тавадзе. М.: Металлургия, 1972. - 3 т.

70. Лахтин Ю.М. Материаловедение : учебник для машиностроительных вузов / Ю.М. Лахтин, В.П. Леонтьева. М. : Машиностроение, 1980. -493 с.

71. Гуляев А.П. Металловедение / А.П. Гуляев. М. : Металлургия, 1978.- 648 с.

72. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов / И.И. Новиков. М.: Металлургия, 1978. - 392 с.

73. Болховитинов Н.Ф. Металловедение и термическая обработка / Н.Ф. Болховитинов. М.: Машгиз, 1958. - 431 с.

74. A. c. 96124666 Российская федерация МПК6 В23Л9/00. Способ соединения изделия из высокоуглеродистой стали с изделием из высокомарганцовистой стали / Аптекарь Н.М. (РФ) № 96124666/02 ; заявл. 31.12.1996 ; опубл. 10.03.1999.-2 с.

75. Davis D. The steel and the frogs. / D. Davis // Railway Track and Structures.-2001.-№ 10.-P. 17-19

76. Davis D. The quality of switches / D. Davis // International Railway Journal. 2002. - № 3. - P. 24-25.

77. Гельман A.C. Технология и оборудование контактной электрической сварки / А.С. Гельман М.: Машгиз, 1960. - 367 с.

78. Кабанов Н.С. Технология стыковой контактной сварки / Н.С. Кабанов М.: Машиностроение, 1970. - 325 с.

79. Кочергин К.А. Контактная сварка / К.А. Кочергин Л. : Машиностроение, 1987. - 240 с.

80. Чередничек В.Т. Контактная стыковая электросварка / В.Т. Черед-ничек Киев : Техника, 1976. - 243 с.

81. Никитин А.С. Формирование структуры зоны соединения при контактной стыковой сварке оплавлением / А.С. Никитин, С.И. Кучук-Яценко // Автоматическая сварка. 1996. - № 2. - С. 3-6.

82. Коваленко B.C. Металлографические реактивы. Справочник / B.C. Коваленко. М.: Металлургия, 1981. - 121 с.

83. Беккерт М. Способы металлографического травления / М. Беккерт. М.: Металлургия, 1988. - 400 с.

84. Батаев А.А. Физические методы контроля структуры и качества материалов / А.А. Батаев, В.А. Батаев, Л.И. Тушинский. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2000. - 154 с.

85. Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Получение и измерение рентгенограмм : справочное руководство / Л.И. Миркин. М.: Наука, 1976. -328 с.

86. Структурный анализ веществ с использованием синхротронного излучения / Г.С. Юрьев, А.В. Косов, О.Н. Каныгина, В.И. Терехов // Международный семинар «Проблемы моделирования и развития технологии получения керамики». Бишкек : Изд-во КРСУ, 2005. - 174 с.

87. Пилянкевич А.Н. Просвечивающая электронная микроскопия / А.Н. Пилянкевич. Киев : Наукова думка, 1975. - 220 с.

88. Электронная микроскопия в металловедении: Справочник / под ред. А.В. Смирновой. М,: Металлургия, 1985. - 192 с.

89. Грилихес С.Я. Электрохимическое и химическое полирование / С.Я. Грилихес. Л.: Машиностроение, 1987. - 232 с.

90. Металлы. Методы испытаний на растяжение: ГОСТ 1497-84. М. : Издательство стандартов, 1985. - 39 с.

91. Волченко В.Н. Вероятность и достоверность оценки качества металлопродукции / В.Н. Волченко. М.: Металлургия, 1979. - 88 с.

92. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников: ГОСТ 9450 76. - М.: Издательство стандартов, 1970. - 10 с.

93. Золоторевский B.C. Механические свойства металлов / B.C. Золо-торевский М.: МИСИС, 1998. - 400 с.

94. Костин П.П. Физико-механические испытания металлов, сплавов и неметаллических материалов: учебное пособие / П.П. Костин М.: Машиностроение, 1990. - 256 с.

95. Металлы. Методы испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах: ГОСТ 9454-78 М. : Изд-во стандартов, 1978. - 12 с.

96. Романив О.Н. Структурный анализ кинетических диаграмм усталостного разрушения конструкционных сталей / О.Н. Романив, А.Н. Ткач // ФХММ. 1987. - № 5. - С. 3- 16.

97. Нотт Дж. Основы механики разрушения / Дж. Нотт. М. : Металлургия, 1978. - 256 с.

98. Романив О.Н. Структура и припороговая усталость сталей / О.Н. Романив, А.Н. Ткач // ФХММ. 1983. - № 4. - С. 19 - 33.

99. Ярема С.Я. Аналитическое описание диаграмм усталостного разрушения по участкам / С.Я. Ярема, JI.C. Мельничок, Б.А. Попов // ФХММ. -1982.-Т. 18.- №6.-С. 56-58.

100. Романив О.Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей / О.Н. Романив. М.: Металлургия, 1979. - 176 с.

101. Ярема С.Я. Исследование роста усталостных трещин и кинетические диаграммы усталостного разрушения / С.Я. Ярема // ФХММ. 1977. -Т. 13.- №4.-С. 3-22.

102. Ярема С.Я. Некоторые вопросы методики испытаний материалов на циклическую трещиностойкость / С.Я. Ярема // ФХММ. 1978. - Т. 14. -№4.-С. 68-77.

103. Определение характеристик сопротивления развитию трещины (трещиностойкости) металлов при циклическом нагружении. Методические указания // ФХММ. 1979. - Т. 15. - № 3. - С. 83-97.

104. Школьник JI.M. Методика усталостных испытаний. Справочник / JI.M. Школьник. М.: Металлургия, 1978. - 304 с.

105. ГОСТ 25.506-85. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. М. : Издательство стандартов, 1985. - 61 с.

106. Бивалькевич А.А. Особенности хрупкого разрушения стрелочных переводов / А.А. Бивалькевич // Физическая мезомеханика. Томск, 2004 г. -Т.7, - 4.1, - С. 199-201.

107. Структурные особенности сварного соединения железнодорожных крестовин с рельсами / А.А. Никулина, В.Г. Буров, А.А. Батаев, В.А. Батаев // Обработка металлов. Новосибирск, 2007. - № 1 (34). - С. 32-34.

108. Особенности хрупкого разрушения сварных соединений разнородных сталей / А.А. Бивалькевич, А.А. Батаев, В.Г. Буров, В.А. Батаев, С.В. Хлебников // Ползуновский вестник. Барнаул, 2004 г. - №2, - С. 44-46.

109. Батаев В.А. Особенности разрушения крестовин стрелочных переводов / В.А. Батаев, А.А. Никулина / Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов : сборник тезисов XVII Уральской школы материаловедов термистов. Тольятти, 2006. - с. 227.

110. Герасимова Л.П. Изломы конструкционных сталей / Л.П. Герасимова, А.А. Ежов, М.И. Маресев. М.: Металлургия, 1987. - 272 с.

111. Каминский Б.Т. Исследование условий получения некоторых сульфидов титана, циркония, гафния. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / Б.Т. Каминский Киев, 1973. - 22 с.

112. Явойский В.И. Включения и газы в сталях / В.И. Явойский, С.А. Близнюк, А.Ф. Вишкарев. М.: Металлургия, 1979. - 272 с.

113. Химия Энциклопедия / под ред. И.Л. Кнунянц. М. : Российская энциклопедия, 2003. - 972 с.

114. Акмаева Т.А. Сера и ее соединения. Автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук. / Т.А. Акмаева. Саратов : Изд-во Саратовского университета, 2003. - 48 с.

115. Мартыновская Л.Н. Химические свойства элементов и их соединений / Л.Н. Мартыновская. Учебное пособие. Кемерово, 1999. - 124 с.

116. Самсонов Г.В. Анализ тугоплавких соединений / Г.В. Самсонов. -М.: Металлургиздат, 1962 256 с.

117. Самсонов Г.В. Сульфиды / Г.В. Самсонов. М. : Металлургия, 1972.-303 с.

118. Тушинский Л.И. Структурная теория конструктивной прочности материалов/ Л.И. Тушинский. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. - 400 с.

119. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов / Г.П. Фетисов. М.: Высшая школа, 2000. - 638 с.