钢轨钢高能喷丸后组织结构转变机理及性能研究

发布时间：2017-08-20 14:41

  本文关键词：钢轨钢高能喷丸后组织结构转变机理及性能研究

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【摘要】：铁路在我国交通运输系统中扮演着重要的角色,是陆路运输的主要交通工具。而在铁路运输系统中钢轨的作用至关重要,它对车体起着支撑、导向的作用,是影响行车安全的重要因素。随着我国高铁建设的迅猛发展,车速的提高和轴重的增加,使得钢轨的服役条件更加恶化,导致钢轨的磨损和疲劳破环现象更加严重,因此如何提高钢轨的强度和抗疲劳破环的能力成为铁路工作者的重点。本试验采用改进型通用离心式喷丸机对铁路上常用的U71Mn钢和U75V钢进行高能喷丸试验,并对喷丸后的U71Mn钢和U75V钢及喷丸后和运行后的U71Mn钢的变形区组织形貌和显微硬度进行对比分析,探讨U71Mn钢和U75V钢在喷丸处理下的组织转变及强化机理的同时,分析喷丸强化应用于U71Mn钢和U75V钢的可行性。采用1mm直径的弹丸以45m/s的速度分别对其进行不同时间工艺的喷丸处理,并对喷丸后的表面粗糙度,塑性变形区的组织形貌和硬度分布进行分析。试验结果表明:运行后U71Mn钢轨塑性变形区厚度在200μm左右,表层显微硬度值约410HV;喷丸后的U71Mn钢表面粗糙度均低于6.5μm,硬化层厚度和表层硬度值均随喷丸时间的延长而增高,硬化层厚度在180min喷丸后达到饱和,约85μm,表层硬度值在180min喷丸处理后约430HV,表层铁素体晶粒在喷丸60min后细化至60nm左右,且表面无裂纹,表层硬度值约350HV;喷丸后U75V钢表层铁素体晶粒在120min是细化至60nm左右,塑性变形层厚度在180min喷丸后达到饱和,约75μm,此时表层显微硬度约430HV,喷丸处理60min之前无裂纹,表层硬度值约350HV,120min后出现裂纹,组织变形机制与U71Mn钢相似。
【关键词】：U71Mn钢 U75V钢 高能喷丸
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U213.4;TG142.15
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 钢轨概述9-15
• 1.2.1 钢轨钢的类别9-10
• 1.2.2 国外钢轨钢研究进展10-11
• 1.2.3 我国钢轨钢存在的主要问题11-12
• 1.2.4 钢轨的主要损伤形式12-13
• 1.2.5 我国钢轨钢化学成分及性能特点13-14
• 1.2.6 钢轨的选用原则14-15
• 1.3 高能喷丸15-19
• 1.3.1 强化喷丸概念15-16
• 1.3.2 喷丸的原理16
• 1.3.3 喷丸强化层内残余压应力16-17
• 1.3.4 喷丸质量17-18
• 1.3.5 新型喷丸强化技术18-19
• 1.4 珠光体组织的结构与性能19-21
• 1.4.1 珠光体的转变机构19
• 1.4.2 珠光体的塑性19-20
• 1.4.3 珠光体的强化机制20
• 1.4.4 珠光体冷变形时渗碳体溶解的研究进展20-21
• 1.4.5 强烈塑形变形法制备超细晶的研究状况21
• 1.5 本课题的研究意义21-23
• 第二章 试验材料和方法23-27
• 2.1 试验材料23
• 2.2 试验方法23-27
• 2.2.1 高能喷丸试验23-24
• 2.2.2 表面粗糙度和质量损失的测量24
• 2.2.3 XRD分析24-25
• 2.2.4 显微组织形貌观察25
• 2.2.5 透射电镜分析25
• 2.2.6 显微硬度的测量25-27
• 第三章 试验结果和分析27-56
• 3.1 U71MN高能喷丸和运行后钢轨27-43
• 3.1.1 高能喷丸处理后表面粗糙度27-29
• 3.1.2 X射线衍射分析29-30
• 3.1.3 截面显微组织分析30-39
• 3.1.3.1 光镜分析30-32
• 3.1.3.2 扫描电镜分析32-37
• 3.1.3.3 透射电镜分析37-39
• 3.1.4 显微硬度分布分析39-41
• 3.1.5 表面损伤分析41-43
• 3.2 U75V高能喷丸试验43-53
• 3.2.1 截面显微组织分析44-53
• 3.2.1.1 光镜分析44-45
• 3.2.1.2 扫描电镜分析45-49
• 3.2.1.3 透射电镜分析49-51
• 3.2.1.4 显微硬度分析51
• 3.2.1.5 表面损伤分析51-53
• 3.3 本章小结53-56
• 3.3.1 高能喷丸处理及运行钢轨53-55
• 3.3.2 U75V高能喷丸试验55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文60-61
• 致谢61-62

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本文编号：707243