U71MnK、U71MnG鋼軌焊縫滾動接觸磨損性能研究.pdf

1、U71MnK、U71MnG兩種鋼軌性價(jià)比高，是目前鐵路上普通線路和無縫線路廣泛采用的鋼軌材料。目前無縫線路主要采用高壓電弧接觸焊焊接鋼軌，但是依然存在較多問題，焊接部位容易出現(xiàn)與鋼軌基材不一樣的特征，比如焊接接頭部位容易產(chǎn)生“拱背”、磨損嚴(yán)重及變形明顯等使用性能降低甚至破壞現(xiàn)象;另外，焊縫增加了車輛軸箱垂向加速度，從而加劇了車輛振動，最終影響乘坐舒適性等。目前，國內(nèi)外對焊縫處滾動接觸磨損性能的研究較少。鑒于此，本論文在輪軌滾動接觸疲勞條

2、件下對鋼軌焊縫進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)，利用MMS-2A微機(jī)控制摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、SEM、OM等多種儀器設(shè)備和分析方法研究了鋼軌焊縫在滾動接觸過程中的材料磨損演變行為。
　　主要結(jié)論如下:
　　1.以U71MnK、U71MnG為基材的鋼軌焊縫部位與非焊縫部位的磨損性能及組織結(jié)構(gòu)在磨損前后均存在顯著差異。相比于鋼軌母材組織，鋼軌焊縫區(qū)是一層氧化脫碳的貧碳層，晶粒粗大，大小不均，并且由于焊接過程中產(chǎn)生碳化作用，珠光體和鐵素體的比例變小;其力

3、學(xué)性能如韌性和塑性也存在差別。由于組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的差異，焊縫區(qū)硬度低于非焊縫區(qū)，焊縫區(qū)摩擦系數(shù)、磨損量、磨損率均大于非焊縫區(qū)。與非焊縫區(qū)相比，鋼軌焊縫區(qū)容易產(chǎn)生犁溝乃至波磨，表面粗糙度增大，剝落損傷、裂紋、塑性變形嚴(yán)重，磨損性能變壞。無論焊縫區(qū)還是非焊縫區(qū)，其先前的磨損細(xì)化了組織，改善了其磨損性能，減弱了其后的摩擦損傷。
　　2.U71MnK和U71MnG兩種材料金相組織稍有差異。無論是母材組織還是焊縫組織，他們的結(jié)構(gòu)不盡相同

4、。U71MnG的晶體分布比U71MnK更顯網(wǎng)狀，相鄰晶體間的角度差更大，異向差異性能更好，因而韌性更好。無論是焊縫區(qū)還是非焊縫區(qū)，U71MnG硬度稍微高一些，因此高速下U71MnG鋼軌比U71MnK鋼軌的使用性能更好，三個對應(yīng)區(qū)域中磨損量也較小，塑性變形比較輕微，裂紋比較細(xì)微，而三個對應(yīng)區(qū)域中摩擦系數(shù)基本相同，磨斑沒有明顯差異。車速提高后U71MnG鋼軌使用性能變得更好。
　　3.對U71MnG鋼軌而言，高速狀況下輪軌滾動摩擦系數(shù)