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(duì)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(guò)鐵路轍叉時(shí)，來(lái)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(guò)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(lái)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(duì)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(guò)奧氏體化溫度、冷卻方式對(duì)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(duì)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(duì)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(guò)對(duì)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(duì)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(guò)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(zhǎng)，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(guò)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(guò)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