D2车轮钢原始组织对滚动磨损性能的影响
发布时间：2020-12-18 19:24
目的研究原始组织对D2车轮钢滚动磨损性能的影响,探索车轮耐磨性（多边化）的科学控制,为轨道交通关键材料设计和伤损控制提供理论和试验依据。方法使用GPM-30摩擦磨损试验机对原始组织分别为片状珠光体+先共析铁素体（P+F）和回火索氏体（TS）的D2车轮钢试样进行干摩擦风冷滚动磨损试验。通过测量磨损量、观察宏观磨损形貌和测量维氏硬度对磨损性能进行评价,通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨损形貌、截面组织进行观察分析。结果 TS试样更容易形成多边化现象,多边化现象的产生会加速试样的磨损。TS试样的磨损量以及磨损速率均高于P+F试样。运行2×105转后,P+F试样以及TS试样的表面磨损机制均以粘着磨损和氧化磨损为主,TS试样表面的剥落坑较多且深,粘着磨损程度更严重,粗糙程度更高。TS试样原始硬度较高,硬化幅度较低,约78%。P+F试样虽然原始硬度较低,但其硬化幅度可达95%,磨损后硬度更高,硬化层更厚。结论 TS试样内以铁素体变形细化的硬化效果为主,P+F试样内产生铁素体细化和渗碳体变形共同硬化的效果。在干摩擦滚动磨损条件下,原始组织为P+F的试样在磨损过程中硬化效果更突出...
【文章来源】：表面技术. 2019年11期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
原始组织OMFig.1OMpicturesoforiginalmicrostructures使用GPM-30试验机进行磨损试验，试验采用双轮对滚接触方式进行，试样的主要尺寸和装配如图2
第48卷第11期马林等：D2车轮钢原始组织对滚动磨损性能的影响·277·图2试样尺寸以及装配图Fig.2Specimendimensionandassemblydrawing磨损试验后对主试样进行酒精清洗，干燥，使用精度为0.01g的AX523ZH/E型精密电子天平对试样进行称量，统计磨损量的变化。同一参数进行3组实验，绘制磨损量变化图。使用USB数码电子显微镜以及扫描电镜对磨损后的主试样表面磨损形貌进行观察。使用LeicaDMi8A倒置金相显微镜以及SUPRA55型场发射扫描电镜观察主试样的截面组织。使用4%硝酸酒精对用于OM观察的试样截面进行腐蚀处理，采用硅溶胶机械化学联合抛光腐蚀[12]制得用于SEM观察的试样。使用FM-700型硬度仪对截面以及表面进行硬度测量，得到试样从表面至心部的硬度趋势。测试前对截面进行打磨抛光处理，测试载荷为25g，保荷时间为15s。根据GB/T4340.1—2009中的规定，任一压痕中心到试样边缘距离，对于钢、铜及铜合金，至少应为压痕对角线长度的2.5倍。对于本试验中的两种试样，其压痕对角线长度大约为10μm，因此距离表面最近的压痕应保证其距表面距离至少为25μm。为了精确测量最表层塑性变形层的硬度，采用图3方法进行取样，对所取试样的30、40、50μm处的硬度进行测量，利用角度换算得图3硬度测试Fig.3Hardnesstests出距表面的垂直距离分别为10.2、13.6、17.5μm。2结果及讨论2.1宏观表面磨损形貌两种试样以1×105r为间隔，运行7×105r，分段观察得到的宏观表面磨损形貌如图4所示。运行2×105r时，两种试样的磨损表面均较均匀一致。3×105r时，TS试样磨损表面已有多边化的趋势，而P+F试样的磨损表面在4×105r时才出现轻微的多边化现象。上述多边化现象指的是铁路车轮表面因车轮的偏心运动
察的试样截面进行腐蚀处理，采用硅溶胶机械化学联合抛光腐蚀[12]制得用于SEM观察的试样。使用FM-700型硬度仪对截面以及表面进行硬度测量，得到试样从表面至心部的硬度趋势。测试前对截面进行打磨抛光处理，测试载荷为25g，保荷时间为15s。根据GB/T4340.1—2009中的规定，任一压痕中心到试样边缘距离，对于钢、铜及铜合金，至少应为压痕对角线长度的2.5倍。对于本试验中的两种试样，其压痕对角线长度大约为10μm，因此距离表面最近的压痕应保证其距表面距离至少为25μm。为了精确测量最表层塑性变形层的硬度，采用图3方法进行取样，对所取试样的30、40、50μm处的硬度进行测量，利用角度换算得图3硬度测试Fig.3Hardnesstests出距表面的垂直距离分别为10.2、13.6、17.5μm。2结果及讨论2.1宏观表面磨损形貌两种试样以1×105r为间隔，运行7×105r，分段观察得到的宏观表面磨损形貌如图4所示。运行2×105r时，两种试样的磨损表面均较均匀一致。3×105r时，TS试样磨损表面已有多边化的趋势，而P+F试样的磨损表面在4×105r时才出现轻微的多边化现象。上述多边化现象指的是铁路车轮表面因车轮的偏心运动和车轮转动惯量引起的表面形貌由圆形向非圆形转变的一种磨损形式，往往是在车轮和轨道之间产生垂直/水平振动的条件下形成的[13]。5×105r时，TS试样磨损表面多边化现象已经形成，而P+F试样于6×105r才完全形成。对P+F试样磨损5×105r时的磨损表面进行放大观察（见图5），可发现形成多边化图4宏观表面磨损形貌Fig.4Wearmorphologiesofmacrosurface:a)P+Fspecimens;b)TSspecimens图5P+F试样磨损5×105r时的宏观表面磨损形貌Fig.5Wearmorphologyofmacrosurfaceo
【参考文献】：
期刊论文
[1]机车车轮复合超声滚压表面强化工艺研究[J]. 杨兴宽,刘颖鑫,武小鹏,王冬冬,申灏. 铁道技术监督. 2018(08)
[2]金属材料的硬度与磨损[J]. 陈冠国. 唐山工程技术学院学报. 1990(03)
本文编号：2924475
【文章来源】：表面技术. 2019年11期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
原始组织OMFig.1OMpicturesoforiginalmicrostructures使用GPM-30试验机进行磨损试验，试验采用双轮对滚接触方式进行，试样的主要尺寸和装配如图2
第48卷第11期马林等：D2车轮钢原始组织对滚动磨损性能的影响·277·图2试样尺寸以及装配图Fig.2Specimendimensionandassemblydrawing磨损试验后对主试样进行酒精清洗，干燥，使用精度为0.01g的AX523ZH/E型精密电子天平对试样进行称量，统计磨损量的变化。同一参数进行3组实验，绘制磨损量变化图。使用USB数码电子显微镜以及扫描电镜对磨损后的主试样表面磨损形貌进行观察。使用LeicaDMi8A倒置金相显微镜以及SUPRA55型场发射扫描电镜观察主试样的截面组织。使用4%硝酸酒精对用于OM观察的试样截面进行腐蚀处理，采用硅溶胶机械化学联合抛光腐蚀[12]制得用于SEM观察的试样。使用FM-700型硬度仪对截面以及表面进行硬度测量，得到试样从表面至心部的硬度趋势。测试前对截面进行打磨抛光处理，测试载荷为25g，保荷时间为15s。根据GB/T4340.1—2009中的规定，任一压痕中心到试样边缘距离，对于钢、铜及铜合金，至少应为压痕对角线长度的2.5倍。对于本试验中的两种试样，其压痕对角线长度大约为10μm，因此距离表面最近的压痕应保证其距表面距离至少为25μm。为了精确测量最表层塑性变形层的硬度，采用图3方法进行取样，对所取试样的30、40、50μm处的硬度进行测量，利用角度换算得图3硬度测试Fig.3Hardnesstests出距表面的垂直距离分别为10.2、13.6、17.5μm。2结果及讨论2.1宏观表面磨损形貌两种试样以1×105r为间隔，运行7×105r，分段观察得到的宏观表面磨损形貌如图4所示。运行2×105r时，两种试样的磨损表面均较均匀一致。3×105r时，TS试样磨损表面已有多边化的趋势，而P+F试样的磨损表面在4×105r时才出现轻微的多边化现象。上述多边化现象指的是铁路车轮表面因车轮的偏心运动
察的试样截面进行腐蚀处理，采用硅溶胶机械化学联合抛光腐蚀[12]制得用于SEM观察的试样。使用FM-700型硬度仪对截面以及表面进行硬度测量，得到试样从表面至心部的硬度趋势。测试前对截面进行打磨抛光处理，测试载荷为25g，保荷时间为15s。根据GB/T4340.1—2009中的规定，任一压痕中心到试样边缘距离，对于钢、铜及铜合金，至少应为压痕对角线长度的2.5倍。对于本试验中的两种试样，其压痕对角线长度大约为10μm，因此距离表面最近的压痕应保证其距表面距离至少为25μm。为了精确测量最表层塑性变形层的硬度，采用图3方法进行取样，对所取试样的30、40、50μm处的硬度进行测量，利用角度换算得图3硬度测试Fig.3Hardnesstests出距表面的垂直距离分别为10.2、13.6、17.5μm。2结果及讨论2.1宏观表面磨损形貌两种试样以1×105r为间隔，运行7×105r，分段观察得到的宏观表面磨损形貌如图4所示。运行2×105r时，两种试样的磨损表面均较均匀一致。3×105r时，TS试样磨损表面已有多边化的趋势，而P+F试样的磨损表面在4×105r时才出现轻微的多边化现象。上述多边化现象指的是铁路车轮表面因车轮的偏心运动和车轮转动惯量引起的表面形貌由圆形向非圆形转变的一种磨损形式，往往是在车轮和轨道之间产生垂直/水平振动的条件下形成的[13]。5×105r时，TS试样磨损表面多边化现象已经形成，而P+F试样于6×105r才完全形成。对P+F试样磨损5×105r时的磨损表面进行放大观察（见图5），可发现形成多边化图4宏观表面磨损形貌Fig.4Wearmorphologiesofmacrosurface:a)P+Fspecimens;b)TSspecimens图5P+F试样磨损5×105r时的宏观表面磨损形貌Fig.5Wearmorphologyofmacrosurfaceo
【参考文献】：
期刊论文
[1]机车车轮复合超声滚压表面强化工艺研究[J]. 杨兴宽,刘颖鑫,武小鹏,王冬冬,申灏. 铁道技术监督. 2018(08)
[2]金属材料的硬度与磨损[J]. 陈冠国. 唐山工程技术学院学报. 1990(03)
本文编号：2924475
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