重载铁路用新型贝氏体钢组织性能研究

发布时间：2017-11-24 21:23

本文关键词：重载铁路用新型贝氏体钢组织性能研究

【摘要】：铁路辙叉是铁路上的一种轨线平面交叉设备,用于使火车车轮由一股线路向另一股线路的转换,它是在铁路布局中最容易发生形变的部位。随着铁路运输的发展,对辙叉材料也提出了更高的要求,综合力学性能优异的贝氏体钢被认为是替代传统高锰钢的最佳材料。当列车通过铁路辙叉时,来自车轮的周期性冲击力,可能导致辙叉疲劳失效。其次,巨大的载重量日积月累之后会使辙叉产生不同程度的形变,辙叉形变量过大则会导致失效,甚至产生不可估量的后果[1,2]。故而提高铁路辙叉综合性能显得尤为重要。本论文试验研究选用的铁路辙叉贝氏体钢是来自西华大学自己研发的Si-Mn-Cr系钢种,本文研究了热处理工艺对重载铁路用贝氏体钢的组织性能的影响以及滚动接触疲劳后的形变硬化特征,为辙叉贝氏体钢的生产和实际应用提供相关的理论参考。本文首先通过奥氏体化温度、冷却方式对重载铁路用贝氏体钢的显微组织、硬度、冲击韧性的影响,进一步对重载辙叉贝氏体钢组织性能进行研究。试验表明:在奥氏体化温度相同时,重载铁路用钢空冷时的冲击韧性值最高可达75.4 J,320℃等温处理的冲击韧性次之,炉冷时的冲击韧性值最低为46.6J;重载铁路用钢空冷时的硬度最大为47.4HRC,其次是等温处理的硬度为45.4HRC,炉冷时候的硬度最低为42.3HRC。相同冷却方式下,奥氏体温度越高,重载辙叉贝氏体钢的硬度越低,冲击韧性有所提高。其次,本文研究了载荷和滚动滑差对重载铁路辙叉用钢的滚动接触疲劳性能的影响。试验表明,重载铁路辙叉用钢的滚动接触疲劳寿命随着载荷的增大而逐渐降低,且没有滑差的试样接触疲劳寿命高的多。通过对重载铁路辙叉用钢疲劳破坏形式以及裂纹扩展路径的观察,可发现重载铁路辙叉用钢疲劳破坏形式主要为麻点剥落和浅层剥落,10%滑差破坏形式主要为麻点剥落,裂纹扩展一般为不连续扩展,而没有滑差的纯滚动破坏形式主要为浅层剥落,裂纹扩展为连续扩展。最后,本文研究了形变量对重载铁路用辙叉贝氏体钢的形变组织性能的影响。研究表明,贝氏体钢在外力作用下,随着形变量的增加,贝氏体钢的硬度明显提高,增加值可高达180HV。通过扫描电镜能清晰观察到,重载铁路用辙叉贝氏体钢在塑变形后,等轴晶晶粒与压缩垂直的方向逐渐被压扁、拉长,随着压缩率的进一步增加,晶界逐渐消失并形成纤维组织,条状贝氏体逐渐碎化。通过X衍射分析表明,重载铁路用辙叉贝氏体钢中的组织为铁素体和奥氏体,部分残余奥氏体向马氏体转变。通过透射电镜观察,贝氏体铁素体板条逐渐变窄甚至弯曲断裂;随着压缩率的增加,位错相互缠结、产生位错林位错胞,固定钉扎位错阻碍位错运动,增大辙叉贝氏体钢的变形抗力,产生加工硬化现象。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1;TG161

【参考文献】

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