等温处理对辙叉用新型贝氏体钢接触疲劳性能的影响

研究不同等温处理工艺对电渣重熔冶炼得到的辙叉用新型贝氏体钢滚动接触疲劳性能的影响。结果表明,经等温处理后,试样接触疲劳性能有不同程度的提高,且随着等温温度的降低,接触疲劳性能呈现出先增大后减小的趋势;在400 ℃下等温时,试样的滚动接触疲劳性能最好。通过对失效断口形貌分析,发现辙叉用新型贝氏体钢主要失效形式为麻点剥落和浅层剥落,且同一试样可能同时出现两种剥落形式。     

辙叉用高锰钢滚动接触疲劳表层硬化特征及组织分析

采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射仪(XRD)等对辙叉用高锰钢试样的滚动接触疲劳特性进行了分析。研究表明,高锰钢疲劳表层硬度最大值为580～690 HV0.3,硬化层深度为1～2 mm,硬化机制以孪晶、位错和层错为主,缺少冲击载荷是硬化规律异于高锰钢辙叉实际服役条件下硬化规律的主要原因。在100 ℃及1800 MPa的接触应力下循环3.5×10⁶周次,高锰钢发生了时效,析出的碳化物为体心结构的Fe_0.6Mn_5.4C₂。接触应力的存在降低了高锰钢析出碳化物的温度,即在高锰钢时效所需的能量中,额外机械能的增加可以使所需的热能相对地减少。     

新型重载辙叉贝氏体钢的组织与性能

用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析仪、冲击试验机和万能试验机等对自行研制的重载辙叉用贝氏体钢进行了组织和力学性能研究。结果表明:该试验钢在正火空冷态下即可得到贝氏体组织,由XRD衍射图谱得出组织为无碳化物贝氏体。材料经正火+300 ℃回火后抗拉强度高达1380 MPa,冲击吸收能量高达63.33 J,具有理想的强韧性配合,硬度高且抗回火稳定性好,低温冲击试验表明材料满足了在低温环境下的使用要求。     

贝氏体钢焊接辙叉的现状与再创新

介绍了国内贝氏体钢高强高韧辙叉、高锰钢及国外同类产品的情况.阐述了贝氏体钢高强高韧辙叉具有更高的耐磨性和接触疲劳寿命,成本更低廉,可焊性好等优点.现已成功应用于京广和京沪铁路线,并指出其性价比还有进一步提高的空间,工业化前景和国内外市场看好.     

贝氏体钢辙叉的宏观失效机理

对铁路线路上非正常失效有代表性的贝氏体钢辙叉进行系统分析研究,发现造成贝氏体钢辙叉非正常失效的形式主要是表面脆性剥落、大尺寸裂纹、表面塑性变形、快速磨损等。其原因主要是化学成分不合理、钢的冶炼质量低、氢含量高、热处理工艺不当、含有微量元素硼等。     

支承辊用Cr5钢线接触滚动疲劳性能

研究了940℃淬火450℃、535℃回火，两种热处理工艺下Cr5型支承辊用钢的线接触滚动疲劳性能，测定了其P-σ-N曲线。结果表明，Cr5钢450℃回火后硬度为51～52HRC的试样，比535℃回火后得到硬度为45～46HRC的试样能承受更高的疲劳应力。     

中碳贝氏体支承辊钢低应力牵引滚动接触下的疲劳短裂纹行为

研究了中碳贝氏体支承辊钢在低应力、水润滑和牵引滚动条件下的接触疲劳裂纹萌生与扩展特征,发现了表面起源的垂直短裂纹和棘齿短裂纹．疲劳10^4cyc时,垂直短裂纹就在接触表面大量出现,且在萌生后立即进行高速初始扩展,其后绝大多数停止长大;棘齿短裂纹出现较晚．两种短裂纹长大到一定深度时均停止扩展．在疲劳失效寿命的70％-80％时,垂直短裂纹恢复扩展,并随即加速长大．几乎同时,两种短裂纹在亚表层以转折的方式重新扩展．在表面损伤出现之前,两种短裂纹的萌生和扩展行为始终局限在近表面薄层内．     

贝氏体钢辙叉与U71Mn钢轨的焊接

采用Gleeble热模拟试验技术,确定贝氏体辙叉钢与U71Mn钢轨钢电阻对焊时热影响区的温度场分布及顶锻压力工艺参数;利用该参数在小型闪光焊机上进行小试件焊接试验,确定闪光焊接试验参数;利用Gaas 100次级直流闪光焊机对贝氏体钢辙叉与U71Mn钢轨进行整轨实际焊接,分析焊接接头拉伸、冲击、硬度分布等力学性能以及其组织结构.结果表明,贝氏体辙叉与钢轨闪光焊接的最佳顶锻压力为30 MPa左右,其焊接热影响区很小,焊接接头各项力学性能均达到了铁道部有关标准要求,贝氏体钢辙叉与U71Mn钢轨采用闪光对焊直接焊接是可行的.     

辙叉用贝氏体钢的氢脆特性及去氢退火工艺

根据氢在铁中的溶解度以及扩散行为,制定了辙叉用贝氏体钢的去氢退火工艺.通过慢应变速率拉伸试验研究了辙叉用贝氏体钢的临界氢含量和氢脆敏感性.研究结果表明,通过去氧退火使试验用钢的组织得到细化,塑性和韧度得到大幅度提高.含W贝氏体钢的氢含量由1.2×10-4%降低到0.5×10-4%,低于该钢发生氢脆的临界氢含量0.7×10-4%.含Mo贝氏体钢氢含量由1.6×10-4%降低到0.4×10-4%,低于此种钢发生氢脆的临界氢含量0.6×10-4%.含W钢比含Mo钢的氢脆敏感性低.     

辙叉用含钨铝贝氏体钢的热处理及其应用

将商业辙叉用贝氏体钢中的钼用钨代替,部分硅用铝替代,开发了含钨铝辙叉用贝氏体钢,通过对其进行热处理,确定了合理的热处理工艺:辙叉用贝氏体钢锻造后进行去氢热处理,再经900℃正火和350℃回火处理。含钨铝贝氏体钢的力学性能得到大幅度提高,并且较商业含钼贝氏体钢具有较低的氢脆敏感性。含钨铝贝氏体钢辙叉的预期寿命和使用安全稳定性能要高于商业含钼贝氏体钢辙叉。     

城际及高铁轨道用辙叉贝氏体钢的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、冲击试验机以及万能试验机研究了城际及高铁轨道辙叉用贝氏体钢的组织与力学性能.结果表明,试验钢在空冷条件下即可得到贝氏体组织,经XRD分析其组织为无碳化物贝氏体.试验钢的抗拉强度达到1410 MPa,室温冲击吸收能量高达89 J,硬度较高且具有较好的强韧性配比.低温冲击试验结果表明...     

贝氏体钢辙叉心轨组织性能研究

研究了新型低合金贝氏体钢辙叉正火和低温回火的组织及性能特性.实验结果表明,此种材料正火后的组织为贝氏体铁索体和残余奥氏体;不同炉次的抗拉强度为1240～1346MPa;冲击韧度为76～94 J/cm2;伸长率为17%～20%;硬度为41.5～45HRC.这种新型低合金贝氏体钢辙叉具有高强度和硬度,同时韧性也很好,具有良好的综合力学性能.能够满足辙叉心轨强度高、韧性好、易焊接等要求.     

一种铁路辙叉用贝氏体钢的焊接热模拟

针对一种辙叉用贝氏体钢,采用Gleeble-3500对其焊接热循环过程进行了热模拟试验.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和硬度试验对不同冷却速度下焊接热影响区的组织和性能进行研究.作出加热和冷却膨胀曲线,并采用切线法测定奥氏体转变开始温度(A_c1)、奥氏体转变结束温度(A_c3)和不同冷却速度下的相转变温度.根据试验结果绘出辙叉用贝氏体钢的焊接热影响区连续冷却转变(simulated heat affected zone continuous cooling transforming,SHCCT)曲线,为其焊接性研究提供了基础数据,并用于预测热影响区的组织和性能,可用于指导贝氏体钢辙叉焊接及焊补工艺的优化设计.     

正火处理对贝氏体钢辙叉铝热焊接头性能和组织的影响

利用Gleeble-3500试验机模拟了贝氏体钢辙叉铝热焊热影响区各位置的热循环过程,研究了焊后正火工艺对热影响区性能与组织的影响. 热模拟结果表明,铝热焊后对接头进行900 ℃的正火处理,可以使焊接热影响区重新转变为贝氏体组织,提高了冲击韧性并改善硬度分布均匀性,强度值也达到或接近母材水平. 根据热模拟试验结果,对贝氏体钢辙叉和U75V钢轨进行了实际的铝热焊接. 结果表明,900 ℃火焰加热正火处理后,焊缝及热影响区软化区的硬度和抗拉强度值均有明显提高,这对提高焊接接头的使用寿命有重要作用.     

18Cr2Ni4WA钢渗碳层中等温贝氏体对接触疲劳性能的影响

用滚轮试样研究了18Cr2Ni4WA钢渗碳后等温淬火形成的贝氏体对接触疲劳性能的影响。结果表明,由等温形成的下贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成的混合组织的接触疲劳寿命明显低于由马氏体和残余奥氏体组成的混合组织的接触疲劳寿命。分析表明,这既与等温下贝氏体本身的断裂特性有关,也与等温淬火试样中的残余奥氏体的机械稳定性较低有关。     

重载铁道线辙叉零件滚动接触疲劳白色组织性能表征及分析

重载货运铁道线路发生多起辙叉零件断裂和核伤下道,均为滚动接触疲劳损伤所致。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,以及显微硬度计对疲劳损伤处的白色组织进行理化性能表征和分析。结果表明：白色组织内部为纳米尺度的纤维织构,成分与基体无明显差异,白色组织与基体之间存在宽度约3.4μm的过渡区。白色组织的硬度高达HV 1165,其高硬度与材料自身强度、承受的循环载荷次数有关。循环次数相当,材料强度越高,形成的白色组织硬度越高;材料强度相当,承受的循环次数越多,形成的白色组织硬度越高。     

新型贝氏体焊条修复辙叉心轨组织性能分析

为了优化在修复失效铁路贝氏体辙叉的工艺过程提高工作效率,试验采用自制的贝氏体焊条在贝氏体钢上进行多层堆焊.通过对堆焊层的金相组织分析和硬度测试,以及对熔敷金属试样进行拉伸、冲击和X射线衍射(XRD)试验,结果表明:制贝氏体焊条在焊接前不预热、焊后不热处理条件下,多层堆焊时,焊接性能好,得到硬度高、韧性好的粒状贝氏体.     

中碳贝氏体钢支承辊的垂直裂纹分析

研究了中碳贝氏体钢支承辊滚动接触疲劳垂直裂纹早期萌生、扩展直至形成深层剥落的全过程，用透射电镜观察了支承辊钢的微观组织，结合其微观组织和力学性能，分析了垂直裂纹萌生机理，发现其形成是由微凸体接触区后边缘的最大拉应力引起的。试验结果表明，降低表面粗糙度可防止垂直裂纹的早期形成。该结果已经应用在支承辊维护实践中，降低了必需的磨削速率，延长了支承辊的有效使用寿命。     

表面完整性对涂层滚动接触疲劳寿命影响的研究进展

疲劳是涂层在滚动接触条件下的主要失效形式。涂层的表面完整性（包括粗糙度、显微结构和结合强度、残余应力、厚度、硬度）直接影响了涂层的接触疲劳失效机理,基本决定了涂层的服役寿命。本文在系统综述国内外关于接触疲劳研究的基础之上,对涂层表面完整性引起的接触疲劳失效机理和参数优化准则进行了总结,并展望了表面完整性参数对接触疲劳影响的研究途径,以期为研究涂层制备工艺与涂层疲劳寿命预测与评估的学者提供参考。