提高E级钢车钩材料强韧性研究

发布时间：2020-08-07 16:29

【摘要】： 随着货车载重量的持续增加和运行速度的不断提高,列车各部件承受的载荷越来越大。车钩是连接车辆的关键部件,随着运行条件日益恶劣,钩体已出现裂纹等失效现象,成为铁路运输安全的重大隐患。重载、提速是我国货运列车发展的趋势,因此,研制具有较高综合性能储备的车钩材料具有重要意义。本研究对现用车钩钩尾销孔部位出现的裂纹进行了失效分析;以研制高性能储备的车钩材料为目的,有针对性地对新研制的钢种进行了化学成分、冶炼方法的调整和改进,并进行了热处理工艺参数的优化和拉压疲劳性能、低温冲击性能、摩擦磨损性能的试验研究。研究结果表明:裂纹起源于牵引弧面上一点,萌生后沿径向基本为脆性断裂,扩展到淬硬层和基体的过渡区后转向周向和轴向扩展,基本为疲劳断裂。经过化学成分调整和冶炼方法改进,新型E级钢ZG29MnMoNi-E级钢的常规力学性能符合TB/T2942-1999和北美铁道协会AAR.M211的标准要求,并高于调研的两个铁路工厂现用车钩材料的性能的平均水平;新钢种的拉压疲劳强度为342MPa,比现用钢种高9.26%;新钢种与40Cr配副,对磨1h的质量磨损量为0.0115g,比现用钢种低90%;新钢种在-40℃时的低温冲击功集中在60-80J,是现用钢种的2～3倍。可见,新型E级钢对我国重载列车关键零部件的材料更新具有重要的工程应用参考价值,有广阔的应用前景。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.15
【图文】：

北京交通大学硕十学位论文车钩尾销孔内牵引弧面及钩舌S面处，如图1一2所示。2007年上半年某车辆段检修时发现16、17号车钩均有断钩现象。这一现象引起铁道部及各相关部门的高度重视。裂纹范围不不不图1一 116号车钩Fig.1一 1No.16eouPler图1一216号车钩裂纹产生部位Fig.l一 2CraekloeationofNo.16eoupler3课题研究意义上述车钩裂纹及断钩等迹象表明，该材质车钩性能已不能全面满足铁路运输发展提出的更加苛刻的要求。材质更新滞后，性能与服役工况不适等问题终将表现为重大的运输安全隐患。因此必须未雨绸缪，研制性能更好的车钩材质，以适应现代铁路运输的需要。一般而言，改进车钩可以从两个方面入手，一是改进车钩结构，二是改进车钩材质。车钩结构的改进是较为系统的工程，需要对与其配合的其他零件如钩尾框等做相应改进，即意味着己经生产和正在生产的车钩配套件都不能再使用，将会造成极大浪费，改进车钩结构的成本较高，可行性不大。本课题从改进车钩材质的角度做有益的探索和研究

曲线,液压机,裂纹形貌,裂纹

车钩尾销孔裂纹为目测可视裂纹，长度为60mm，裂纹部位在车钩尾销孔内牵引弧面__匕，牵引弧面有不同程度的磨耗。由裂纹的形态可见，呈光滑的曲线，表面无明显宽度，裂纹部位和液压机强力压开后的宏观形态如图3一1和3一2所示。图3一1裂纹产生部位Fig.3一 1Theloeationofthecrack图3一2液压机强力压开的裂纹形貌Fig.3一 2Theeraekpatt咖after厂essing

宏观形貌,孔裂,钩尾销,车钩

北京交通学硕士学位论文车钩裂纹失交沿裂纹强力压开后的形貌见图3一3。宏观观察结果为:裂纹沿周向的断面有弧线状疲劳条带花样，表现为明显的疲劳特征，如图3一4所示;而径向断面较为平坦，略有起伏，疲劳特征不明显，如图3一5所示。图3一3车钩裂纹强力压开后断面形貌Fig.3一 3TheeouPlereraekmaerofraeturemorphologyafterPressing图3一车钩钩尾销孔裂纹周向裂纹断面宏观形貌Fig.3一 Theeircumferentialmaerofraeturemorphologyoferack图3一5车钩钩尾销孔裂纹径向裂纹断面宏观形貌Fig.3一 5Theradialmaerofraeturemo甲 hologyoferaek将裂纹车钩尾销孔处分段锯切、液压强力压开及磁粉探伤等辅助手段，研究分析了钩尾销孔裂纹大宏观扩展路径。观察结果表明:尾销孔裂纹在牵引弧面表面基本沿尾销孔轴线方向，在裂纹的两端略有偏离，比较而言，裂纹的中部比两端略宽;裂纹沿尾销孔径向(A向)扩展一段距离后，转向两侧(B、C向)或一侧，由于裂纹在牵引弧面

【引证文献】