1 – шов; 2, 3, 4, 5 – зоны неполного расплавления металла, крупного и мелкого

расплавления металла, крупного и мелкого зерна, неполной нормализации;
6 –

основной металл

ДЕФЕКТ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА

зона термического влияния. Ширина зоны термического влияния сварного стыка составляет

40 - 80 мм. Микроструктура сварных стыков по длине разделяется на шесть зон в такой последовательности.
Шов шириной 0,5…1 мм выделяется в виде светлой обезуглероженной полоски и поперечного поворота волокон.
Зона неполного расплавления металла шириной 1…1,5- мм, возможны легкоплавкие скопления и рыхлости.
Зона крупного зерна шириной 10…15 мм образуется в результате перегрева и рекристаллизации (образование и рост зерен за счет исходных деформированных зерен).
Зона мелкого зерна шириной 10…15 мм появляется после перекристаллизации металла (образование новых кристаллов из кристаллов прежней модификации при охлаждении - из аустенитной структуры в перлитную).
Зона неполной нормализации шириной 5…10 мм с переходом к основному металлу.
Основной металл: для термоупрочненных рельсов - мелкодисперсный перлит (троостосорбит или сорбит закалки), для не термоупрочненный – пластинчатый перлит.
Ширина зоны влияния зависит, прежде всего, от теплового режима, т. е. чем длительнее нагрев и выше его температура, тем дальше распространяются температуры, превышающие критические точки. Поэтому при контактной сварке оплавлением зона влияния тем шире, чем больше время сварки. При повышенных напряжениях в процессе оплавления и последующей осадки без достаточного разогрева металла, когда тепло не успевает распространиться достаточно далеко вглубь рельса, может возникнуть эффект «холодной сварки». Поэтому для «холодной сварки», вместе с ее характерными дефектами, типична также и сравнительно узкая зона термического влияния.

ДЕФЕКТ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА

ДЕФЕКТ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА

ПРИЗНАКИ
Поверхность излома кристаллическая или волокнистая с видимым местом начала трещины.

Излом продольный и по плоскости шва.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
Нарушение технологии абразивной резки или использование газовой кислородной резки при подготовке торцов рельсов к сварке. В процессе оплавления и осадки дефект увеличивается и распространяется в одну сторону от места сварки.

ДЕФЕКТ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА

излома от продольного расслоения
Вид излома на макротемплете
а. поперечный

макротемплет,
б. – ликвация в зоне расслоя

а

б

в зоне расслоя (×100 и ×500)
в - крупное неметаллическое включения

в зоне расслоя ×100

ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Продольные прямые или плавно изогнутые щели и ровные поверхности в изломе, направленные параллельно наружному контуру. Во II зоне они иногда заметно наклонены косо к плоскости стыка.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Появляется в рельсах, содержащих прослойки включений (главным образом сернистых) под действием нагрева и осадки, особенно при высоких давлениях осадки.

в головке, б – дефект в шейке
б
а

Вид излома на макротемплете

б

б

в г

д е

Микроструктура

а, б – усадочные рыхлоты (×100);
в – феррит, ориентированный по видманштетту (×500)
г – утолщенная ферритная сетка (×200);
д – скопления феррита и неметаллические включения в зоне излома (×200);
е – невыдавленные неметаллические включения (×500)

ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Чаще всего окисленный (темный или с цветами побежалости) редко светло-матовый зернистый излом. Рыхлости встречаются либо только у поверхности, либо поражают большую или меньшую площадь внутри сечения. При сильном развитии такого дефекта обычно имеется заметно развитая рыхлость также и по другую сторону излома.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Затяжная сварка, слабое давление осадки или неравномерный разогрев сечения. Большая величина косины торцов рельсов (более 1 мм). Повышенное содержание фосфора и серы.

Рыхлость (пережог)

ДЕФЕКТ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛА

на макротемплете

– неметаллические включения в сварном шве ×500
б
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Очень плоское серое

пятно с отдельными блестками мелких фасеток, на серой поверхности. Плоскость пятна перпендикулярна к оси рельса. Возможна в любом месте сечения.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Недостаточный разогрев концов рельсов перед осадкой, высокое давление осадки. Большая величина косины торцов рельсов (более 1 мм).

на макротемплете

по границам зерен ×500
б – участки мартенсита в зоне пузыря

×500

ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Круглые или овальные, четко очерченные углубления с плавно закругленным или плоским дном. В любой части сечения рельса. Поверхность гладкая, блестящая, при доступе воздуха – окисленная. Часто окружены кратерной усадкой, иногда с серой или черной (окисленной) каймой рыхлости по границам зерен.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Перегрев сварного стыка в процессе оплавления, короткое замыкание на форсировке при котором не успевает закрыться большая часть искрового зазора. Большая величина косины торцов рельсов (более 3 мм).

б – в шейке, в – в месте перехода головки

в шейку

Вид излома на макротемплете

(без травления) ×200, ×100
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Круглые или овальные углубления. Часто окружены

кратерной усадкой, иногда с серой или черной (окисленной) каймой рыхлости по границам зерен. В любой части сечения рельса.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ

Преждевременная осадка еще неравномерно разогретого стыка, очень слабое давление или недостаточная скорость осадки при нормальном режиме сварки, иногда – проскальзывание. Большая величина косины торцов рельсов (более 1 мм).

в шейке
Вид излома на макротемплете
(стрелкой указано место расположения дефекта)

б – усадочные рыхлоты в сварном шве ×200
б
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ
 
Плоское

светло-серебристое, с цветами побежалости или черное (окисление) пятно, иногда сероватое или с серой каймой. Большей частью одновременно с пузырями и непроварами, иногда внутри пятна пузырь. Чаще всего в середине подошвы, но может быть и в других местах сечения. Размеры и количество – любое.
 
ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
 
Преждевременная осадка еще неравномерно разогретого стыка, очень слабое давление или недостаточная скорость осадки при нормальном режиме сварки, иногда – проскальзывание. Большая величина косины торцов рельсов (более 1 мм).
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
 
Внешний осмотр, контроль параметров режимов сварки, ультразвуковое дефектоскопирование.
 
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
 
Контроль косины торцов рельсов перед сваркой. Проверить давление в гидросистеме, значения напряжения во время оплавления, а также величину и скорость осадки.

месте поджога

мартенсит ×500
б
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ
 
Излом от маленького оплавленного или окисленного пятна

на поверхности рельса контактирующей с токоведущими электродами сварочной машины.
 
ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
 
Возникает при плохом контакте рельса с токоведущими электродами сварочной машины (зажимными губками) из-за попаданий под губку частиц грата или вследствие катастрофического износа самой губки.
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
 
Внешний осмотр.
 
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
 
Контроль качества зачистки поверхностей рельсов контактирующих с токоведущими электродами перед сваркой.
После окончания операции сварки производить очистку сварочной машины от металлической пыли и грата.
Проверить состояние токоведущих электродов (зажимных губок).

б - медь по границам зерен ×500
б
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ
 
Пятно в

изломе медного цвета.
 
ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
 
Возникает в рельсах, содержащих медь.
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
 
Внешний осмотр.
 
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
 
Для предотвращения вредного влияния содержания меди в рельсовой стали – проверить сертификат на поставляемую партию рельсов с целью соответствия содержания химических элементов требованиям ГОСТ.

Вид излома на макротемплете

ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ

Плоское матово-серое пятно в растянутой части сечения рельса. Часто

имеет характерную узкую и длинную форму. Редко бывают крупнее 20 мм2 и в количестве более 4-5 на излом.

ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
В малом количестве возможны при любых режимах в сталях содержащих включения кремния.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
Внешний осмотр, ультразвуковое дефектоскопирование.

МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
Мелкие одиночные скопления возможны при самых лучших механических показателях. Не допускается более 3-х общей площадью более 15 мм2

– след от термомеханического воздействия
б
Общий вид излома
Вид излома

на макротемплете

×500;
б – мартенсит ×500
б
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ
 
Следы от термо-механического воздействия в

виде белого овального пятна, как правило, малого размера находящегося в центре обработанной поверхности со следами побежалости.
 
ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
 
Образование мартенситной структуры при выполнении грубой шлифовки рельса в результате применения абразивных кругов несоответствующих ГОСТ или при вращении абразивного круга со скоростью выше установленной.
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
 
Внешний осмотр.
 
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
 
Применение абразивных кругов отвечающих требованиям ГОСТ, выполнение операции грубой шлифовки со скоростью вращения абразивного круга установленной проектом ПТКБ ЦП.

трооститом ×500
б
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ
 
Скол локального объема металла поверхности головки с

образованием местной неровности большой площади, несоответствующей требованиям ТУ.
 
ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ
 
Вследствие нарушения технологии термической обработки сварного стыка в поверхностном слое головки рельсов может образоваться закалочная структура мартенситного класса, приводящая к образованию трещин, их развитию и в результате воздействия колес подвижного состава к выкрашиванию металла на поверхности катания головки рельса.
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
 
Внешний осмотр, контроль линейных размеров измерительными приборами (линейка, штангенциркуль с глубиномером).
 
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
 
Строгое соблюдение режимов термической обработки.

шейки
ХАРАКТЕРНЫЕ ПРИЗНАКИ
 
Вмятины, сколы, механические повреждения на поверхности рельса
 
ПРИЧИНЫ ПОЯВЛЕНИЯ

И РАЗВИТИЯ
 
В результате механического воздействия (удары и т.д.) на рельс в зоне сварного стыка.
 
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ВЫЯВЛЕНИЯ
 
Внешний осмотр.
 
МЕРЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ПРЕДОТВРАТИТЬ ВОЗНИКНОВЕНИЕ ДЕФЕКТА
 
При выполнении путевых работ не допускать механического воздействия на рельсы в зоне сварного шва.