高速列车用车轴钢洁净度评估及高周疲劳性能研究

发布时间：2023-11-17 17:19

　　现代铁路列车朝着高速重载的方向不断发展,因此对其零部件的可靠性提出了更高的要求。车轴是事关列车长期安全运行的一个关键零部件,在列车的高速运行过程中极易发生由疲劳引起的损伤,因此车轴必须具有足够可靠的疲劳安全系数。连铸工艺相比于模铸工艺具有高生产率、高成材率和低成本等优点而得到越来越多的应用。然而,目前我国车轴钢的冶金生产仍然以模铸工艺生产为主,能否保证连铸工艺生产的车轴钢达到模铸工艺生产的车轴钢的冶金质量和性能水平,就成为迫切需要研究的课题。因此,本文主要采用旋转弯曲疲劳、疲劳裂纹扩展速率等实验方法,对工业试生产的调质处理的模铸、连铸高铁车轴钢棒材的冶金质量和疲劳性能进行了对比研究,得到主要结果如下:采用金相法及氢脆拉伸法评估了模铸和连铸两种工艺下车轴钢的夹杂物水平。结果表明,金相法获得的模铸和连铸车轴钢中的最大夹杂物平均尺寸分别为12.1 μm和16.4 μm,氢脆拉伸法得到的模铸和连铸车轴钢中的最大夹杂物平均尺寸分别为22.9 μm和25.3 μm。这表明模铸车轴钢中的夹杂物尺寸要小于连铸车轴钢。对夹杂物进行能谱成分分析表明,模铸车轴钢中的夹杂物多呈条带状,主要为氧化物-硫化物的复...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 选题的背景与工程意义
    1.2 车轴钢的服役特点及失效形式
        1.2.1 车轴的服役特点
        1.2.2 车轴的失效形式
    1.3 车轴钢的发展概况
        1.3.1 国外车轴钢的发展概况
        1.3.2 国内车轴钢的发展概况
    1.4 影响金属材料疲劳性能的因素
        1.4.1 冶金质量的影响
        1.4.2 微观组织的影响
        1.4.3 表面状态的影响
    1.5 高洁净度钢的夹杂物评定方法
        1.5.1 高洁净度钢的概况
        1.5.2 夹杂物来源及分类
        1.5.3 夹杂物的评定方法
    1.6 本文的研究思路及内容
2 实验材料与研究方法
    2.1 实验材料
    2.2
        2.2.1 显微组织观察与分析
        2.2.2 常规力学性能实验
        2.2.3 旋转弯曲疲劳实验
        2.2.4 电化学充氢实验
        2.2.5 断口分析
        2.2.6 裂纹扩展速率实验
3 模铸和连铸车轴钢冶金质量分析
    3.1 引言
    3.2 不同铸造工艺下的车轴钢洁净度评估
        3.2.1 金相法评估夹杂物尺寸
        3.2.2 氢脆拉伸法评估夹杂物尺寸
        3.2.3 极值统计法评估夹杂物尺寸
    3.3 本章小结
4 模铸和连铸车轴钢高周疲劳性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验材料和方法
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 微观组织分析
        4.3.2 力学性能分析
        4.3.3 疲劳升降图和S-N曲线
        4.3.4 断口分析
        4.3.5 缺口敏感性分析
        4.3.6 裂纹扩展路径分析
    4.4 本章小结
5 模铸和连铸车轴钢裂纹扩展速率的研究
    5.1 引言
    5.2 实验材料和方法
    5.3 实验结果分析
        5.3.1 裂纹的观测及分析
        5.3.2 断口分析
        5.3.3 裂纹扩展实验数据分析
    5.4 本章小结
6 结论
参考文献
索引
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：3864552