重軌鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為的研究.pdf

1、重軌在實(shí)際服役過程中在遠(yuǎn)低于鋼軌設(shè)計(jì)強(qiáng)度的疲勞載荷的作用載荷下往往會(huì)產(chǎn)生疲勞失效斷裂，且具有隱蔽性和突然性，由此可見，除重軌的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和韌性等失效形式外，疲勞斷裂已成為另一主要失效形式。作為應(yīng)用最為廣泛的珠光體組織重軌鋼，研究其疲勞破壞預(yù)測(cè)能夠?yàn)檫M(jìn)一步優(yōu)化重軌生產(chǎn)工藝，提高重軌質(zhì)量提供具有十分重要的理論指導(dǎo)，鑒于此，本文從珠光體組織、殘余應(yīng)力兩方面對(duì)熱處理重軌鋼高頻疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響進(jìn)行了研究。
　　本文以重軌鋼U7

2、5V為研究對(duì)象，研究了5℃/S、3℃/S及空冷淬火組織對(duì)高頻疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響，線性擬合了穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)的Paris裂紋擴(kuò)展材料參數(shù)C值和n值，除隨著冷速不斷降低n值分別為3.60305、3.63118和3.88528，C值為1.004546310-9、1.03759310-9和6.671907310-9；研究了3℃/S和空冷淬火組織下不同表面殘余應(yīng)力對(duì)高頻疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響，擬合了Paris材料參數(shù)C和n值，3℃/S淬火組織下不同

3、表面殘余應(yīng)力對(duì)應(yīng)的n值分別為3.631168、3.504、3.4638；C值為1.03759310-9、1.0458310-9、1.07422310-9，軋態(tài)組織下的 n值分別為3.64934和3.88528；C值為1.42845310-9和6.671907310-9。
　　研究結(jié)果表明：珠光體片層間距及表面殘余壓應(yīng)力對(duì)重軌鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展速率影響顯著，隨著片層間距的減小，穩(wěn)定擴(kuò)展區(qū)的裂紋擴(kuò)展速率降低，表面殘余壓應(yīng)力的增加有利于阻

4、礙疲勞裂紋擴(kuò)展速率；疲勞裂紋擴(kuò)展速率受裂紋擴(kuò)展的偏折程度影響，裂紋偏折越大對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻礙作用越強(qiáng)，疲勞裂紋的擴(kuò)展速率越小；珠光體組織的疲勞斷裂形式，主要為穿晶斷裂，在相鄰晶粒間有少部分沿晶斷裂，隨著珠光體片層間距的減小，疲勞裂紋斷裂有向沿晶斷裂過度的趨勢(shì)；疲勞主裂紋擴(kuò)展的方式與珠光體組織的片層位向具有一定相對(duì)關(guān)系，以平行、垂直及45°角左右的相對(duì)關(guān)系進(jìn)行擴(kuò)展為主；二次裂紋易于在夾雜、第二相、鐵素體及其相界面形核長(zhǎng)大，在主裂紋的彎折處與