预扭转对EA4T钢的性能影响及其机理研究

发布时间：2017-06-08 11:04

  本文关键词：预扭转对EA4T钢的性能影响及其机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着列车运行速度的提高,对铁道和列车的性能均提出了更高更严的要求。列车的车轴是其行走部分的重要构件,因此车轴的综合力学性能不仅决定了列车可以运行的速度,还直接影响到列车运输的安全。目前EA4T车轴钢已经在高速重载机车上广泛使用。然而对该种材料的预扭转处理研究却很少。本文在试验的基础上,对该材料进行预扭转处理,测试材料的力学性能并对其影响材料性能的机理进行探究。论文借助扭转和拉伸试验机、显微硬度计、疲劳试验机和XRD衍射仪等力学及微观测试设备,从EA4T钢的常规力学性能、微观组织、应力、及位错等方面对EA4T钢开展了系统的研究。通过对EA4T钢扭转前后力学性能的测试,得到外围试样的力学性能优于芯部。预扭转处理后,试样的屈服强度大幅度提高,抗拉强度在小范围内波动,而塑性有所下降。扭转后的试样硬度提高,提高的幅度随着距表面距离的减小而增大。试样的疲劳极限在扭转后也得到提高,对疲劳断口进行SEM观察,分析裂纹源区、裂纹扩展区、瞬断区的断裂特性,探究试样疲劳断裂机理。利用显微观察和XRD技术对扭转机理进行探究,比较外围和芯部试样的显微组织类型和大小,可知从外围到芯部,铁素体组织的体积分数和大小逐渐增大,影响材料沿径向的力学性能。通过XRD测试,测试试样在扭转后的宏观应力、亚晶粒大小和微观应变,从而得到位错密度,进一步对位错密度进行分析。试样中的宏观应力为压应力,压应力可以提高试样受交变载荷的疲劳极限,晶粒细化可以提高材料的强度和塑性,而位错密度能显著提高试样的强度,但是会降低塑性。在扭转的过程中,位错密度的增加占主导地位。
【关键词】：EA4T钢 预扭转 拉伸性能 疲劳极限 宏观应力 位错密度
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-19
• 1.1 课题研究背景12-13
• 1.2 预扭转处理工艺研究现状13-14
• 1.3 加工硬化机理14-17
• 1.3.1 位错强化14-15
• 1.3.2 晶界强化15-16
• 1.3.3 第二相粒子强化16-17
• 1.3.4 应变诱发相变强化17
• 1.4 论文主要内容17-19
• 2 EA4T钢预扭转试验和拉伸力学性能及硬度测试19-35
• 2.1 金属材料扭转和拉伸时力学性能分析方法和硬度简介19-24
• 2.1.1 金属材料在拉伸时的力学性能19-22
• 2.1.2 金属材料在扭转时的力学性能22-23
• 2.1.3 硬度简介23-24
• 2.2 EA4T车轴钢预扭转试验24-25
• 2.2.1 试验材料24-25
• 2.2.2 试验方法25
• 2.3 EA4T钢预扭转处理后拉伸力学性能测试25-32
• 2.3.1 拉伸试验方法25-26
• 2.3.2 试验数据采集26-27
• 2.3.3 试验数据处理27-32
• 2.4 EA4T钢扭转前后硬度测试32-34
• 2.4.1 试验材料及设备32-33
• 2.4.2 试验方法33
• 2.4.3 试验结果及数据处理分析33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 EA4T钢的疲劳性能及疲劳断口分析35-52
• 3.1 材料疲劳试验及疲劳断口35-38
• 3.1.1 疲劳极限介绍35
• 3.1.2 疲劳极限测定方法35-37
• 3.1.3 S-N曲线介绍及绘制方法37-38
• 3.1.4 疲劳断口简介38
• 3.2 EA4T钢疲劳试验38-45
• 3.2.1 疲劳试验试样的制备与试验设备38-40
• 3.2.2 疲劳极限的计算40-45
• 3.3 疲劳试样断口分析45-50
• 3.3.1 试样制备45
• 3.3.2 疲劳断口分析设备45-46
• 3.3.3 疲劳试样断口分析46-50
• 3.4 本章小结50-52
• 4 EA4T钢扭转变形中的微观组织52-60
• 4.1 材料组织分析理论及处理方式52-53
• 4.1.1 金相实验52-53
• 4.1.2 XRD物相分析53
• 4.2 金相试验53-58
• 4.2.1 试验材料及试验设备53
• 4.2.2 试验方法53-54
• 4.2.3 试验结果及分析54-58
• 4.3 本章小结58-60
• 5 EA4T钢扭转变形中宏观应力与微观应变60-70
• 5.1 XRD测量原理60-62
• 5.1.1 宏观应力概述及测定原理60-61
• 5.1.2 点阵畸变和亚晶块细化概述及测定原理61-62
• 5.2 基于XRD测试宏观应力62-65
• 5.2.1 试验材料及设备62
• 5.2.2 试验方法62-63
• 5.2.3 试验结果及分析63-65
• 5.3 扭转处理对微观应变和晶粒尺寸的影响65-68
• 5.3.1 试验结果65-66
• 5.3.2 试验数据处理及分析66-68
• 5.4 本章小结68-70
• 6 结论70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-72
• 参考文献72-74
• 作者简历及攻读硕士/博士学位期间取得的研究成果74-76
• 学位论文数据集76

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