重載鐵路用新型貝氏體鋼組織性能研究.pdf

1、鐵路轍叉是鐵路上的一種軌線平面交叉設(shè)備，用于使火車車輪由一股線路向另一股線路的轉(zhuǎn)換，它是在鐵路布局中最容易發(fā)生形變的部位。隨著鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，對轍叉材料也提出了更高的要求，綜合力學(xué)性能優(yōu)異的貝氏體鋼被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)高錳鋼的最佳材料。當(dāng)列車通過鐵路轍叉時(shí)，來自車輪的周期性沖擊力，可能導(dǎo)致轍叉疲勞失效。其次，巨大的載重量日積月累之后會(huì)使轍叉產(chǎn)生不同程度的形變，轍叉形變量過大則會(huì)導(dǎo)致失效，甚至產(chǎn)生不可估量的后果。故而提高鐵路轍叉綜合性能顯得尤

2、為重要。本論文試驗(yàn)研究選用的鐵路轍叉貝氏體鋼是來自西華大學(xué)自己研發(fā)的Si-Mn-Cr系鋼種，本文研究了熱處理工藝對重載鐵路用貝氏體鋼的組織性能的影響以及滾動(dòng)接觸疲勞后的形變硬化特征，為轍叉貝氏體鋼的生產(chǎn)和實(shí)際應(yīng)用提供相關(guān)的理論參考。
　　本文首先通過奧氏體化溫度、冷卻方式對重載鐵路用貝氏體鋼的顯微組織、硬度、沖擊韌性的影響，進(jìn)一步對重載轍叉貝氏體鋼組織性能進(jìn)行研究。試驗(yàn)表明：在奧氏體化溫度相同時(shí)，重載鐵路用鋼空冷時(shí)的沖擊韌性值最高

3、可達(dá)75.4 J，320℃等溫處理的沖擊韌性次之，爐冷時(shí)的沖擊韌性值最低為46.6J；重載鐵路用鋼空冷時(shí)的硬度最大為47.4HRC，其次是等溫處理的硬度為45.4HRC，爐冷時(shí)候的硬度最低為42.3HRC。相同冷卻方式下，奧氏體溫度越高，重載轍叉貝氏體鋼的硬度越低，沖擊韌性有所提高。
　　其次，本文研究了載荷和滾動(dòng)滑差對重載鐵路轍叉用鋼的滾動(dòng)接觸疲勞性能的影響。試驗(yàn)表明，重載鐵路轍叉用鋼的滾動(dòng)接觸疲勞壽命隨著載荷的增大而逐漸降低，

4、且沒有滑差的試樣接觸疲勞壽命高的多。通過對重載鐵路轍叉用鋼疲勞破壞形式以及裂紋擴(kuò)展路徑的觀察，可發(fā)現(xiàn)重載鐵路轍叉用鋼疲勞破壞形式主要為麻點(diǎn)剝落和淺層剝落，10％滑差破壞形式主要為麻點(diǎn)剝落，裂紋擴(kuò)展一般為不連續(xù)擴(kuò)展，而沒有滑差的純滾動(dòng)破壞形式主要為淺層剝落，裂紋擴(kuò)展為連續(xù)擴(kuò)展。
　　最后，本文研究了形變量對重載鐵路用轍叉貝氏體鋼的形變組織性能的影響。研究表明，貝氏體鋼在外力作用下，隨著形變量的增加，貝氏體鋼的硬度明顯提高，增加值可高

5、達(dá)180HV。通過掃描電鏡能清晰觀察到，重載鐵路用轍叉貝氏體鋼在塑變形后，等軸晶晶粒與壓縮垂直的方向逐漸被壓扁、拉長，隨著壓縮率的進(jìn)一步增加，晶界逐漸消失并形成纖維組織，條狀貝氏體逐漸碎化。通過X衍射分析表明，重載鐵路用轍叉貝氏體鋼中的組織為鐵素體和奧氏體，部分殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變。通過透射電鏡觀察，貝氏體鐵素體板條逐漸變窄甚至彎曲斷裂；隨著壓縮率的增加，位錯(cuò)相互纏結(jié)、產(chǎn)生位錯(cuò)林位錯(cuò)胞，固定釘扎位錯(cuò)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，增大轍叉貝氏體鋼的變形