ИССЛЕДОВАНИЯ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ СВАРНЫХ СТЫКОВ РЕЛЬСОВ

Аннотация

Для подтверждения эффективности различных вариантов модернизированной конструкции спреера системы закалочного охлаждения рельсов проведено исследование структуры упрочненного слоя, конструкционной и усталостной прочности сварных стыков рельсов после применения различных методов термической обработки. Для подтверждения результатов замера твердости на рельсах трех партий (I, II, III) и статических испытаний партий II и III вырезали темплеты, на которых проводили металлографическое исследование. Анализ представленных микроструктур в головке рельса показал, что она состоит из сорбита закалки. Микроструктура в шейке рельса представляет собой перлит частично с глобулярной формой цементита, в подошве рельса наблюдается сорбитообразный перлит, что связано с охлаждением подошвы на воздухе. При этом на перьях подошвы образуется перлитная микроструктура. Исследование микроструктуры на образцах II и III проводили на расстоянии 5–10 мм от сварного стыка после индукционной термической обработки. Микроструктура в головке рельса II в центральной зоне представлена сорбитной структурой с сеткой феррита, в шейке рельса — сорбитом смешанной морфологии (пластинчатый и зернистый), в зоне подошвы в середине и перьях — структурой сорбитообразного перлита смешанной морфологии (пластинчатый и зернистый). Микроструктура по оси головки рельса III представлена сорбитной структурой, в шейке — смешанной морфологией сорбита (смешанная и зернистая), в подошве рельса в середине — трооститом и троостосорбитом. Микроструктура пера подошвы состоит из троостосорбита. Представлены результаты испытаний сварных стыков при трехточечном изгибе рельсовых проб. В результате анализа установлено, что показатели по разрушающей нагрузке и стреле прогиба выше при применении двухсторонней системы подачи сжатого воздуха в спреер охлаждения. При проведении испытаний образцов нагрузку прикладывали на головку рельса (в зоне растяжения подошвы), были определены характеристики усталостных испытаний. Число циклов нарастающим итогом увеличилось на 669 тыс. при двухсторонней закалке, а разрушающие напряжения — на 9,5 %.