铬微合金化高碳重载车轮钢的连续冷却

 采用Gleeble 3500模拟试验机、金相显微镜和扫描电镜研究了两种含铬微合金高碳重载车轮钢的连续冷却组织转变规律,分析了冷速对组织及性能的影响。试验结果表明,铬元素含量高的高碳重载车轮钢的临界冷却速度低,淬透性高,珠光体域和珠光体片层间距小,洛氏硬度高;冷速为5.0、80、10.0℃/s时有少量的贝氏体和针状铁素体出现,且它们的体积分数随铬含量的增加而增加。     

加热温度对钒微合金中碳钢组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射(EBSD)、拉伸试验及断裂韧性试验等研究了奥氏体化加热温度对钒微合金中碳钢珠光体等温转变组织特征及强韧性的影响。结果表明:随加热温度的提高,实验钢的强度先大幅提高,在930℃时达到最大后略降。890℃时原奥氏体晶粒尺寸(AGS)细小且均匀,当加热温度为930℃及以上时,AGS显著增大且不均匀,珠光体团尺寸(PCS)的变化趋势与AGS一致。PCS对断裂韧性K_Q值的影响可用式K_Q=196.578-16.876PCS来表达。断口分析表明,珠光体团界对解理滑移带起约束作用,减小珠光体团尺寸对韧性优化有利。合理选取加热温度,控制含钒沉淀相的溶解比例,是获取较理想的组织参量及强韧性匹配的关键。     

高碳钢铁路车轮新型热处理冷却工艺有限元模拟

针对非珠光体层十分突出的高碳钢重载车轮,基于MSC.Marc和Thermal Prophet建立了踏面淬火(CVQ)与复合淬火(CPQ)的有限元数值模型,对比分析了两种冷却方式对车轮热处理温度场及组织性能的影响,并进行了实物验证.结果表明:模拟计算结果与实物验证结果吻合较好.自踏面向下,CVQ车轮的温度梯度、组织梯度及强硬度梯度显著,其踏面近表层的非珠光体层深约15 mm,为马氏体(M)、贝氏体(B)及其混合组织.CPQ工艺能有效控制或基本消除非珠光体层,优化了轮辋全截面显微组织,强硬度梯度合理,并在踏面次表层一定深度范围内形成局部的强硬度极大值区,使该区域的强硬度较CVQ车轮略有提高.     

铬微合金化重载车轮钢力学性能及摩擦磨损性能

采用Gleeble-3500热/力模拟试验机、MMS-2A型摩擦磨损试验机及光学显微镜、扫描电镜研究了两种含铬(0.02%、0.24%)微合金高碳重载车轮钢的高温力学性能和摩擦磨损性能,分析了热处理温度对试验钢组织及性能的影响。结果表明,铬元素含量为0.24%的高碳重载车轮钢硬度高,强度、塑性及耐磨性能好;热处理温度在840℃时试验钢的铁素体体积分数最大,强度和塑性最好。     

辗轧工序对车轮摩擦磨损和接触疲劳性能的影响

为研究辗轧工序对车轮使用性能的影响,选择经辗轧工序成形和直接钢水浇筑成形的2种车轮材料,利用GPM-30试验机开展摩擦磨损和接触疲劳性能研究,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、ASPEX分析仪、EBSD分析2种车轮材料在不同接触应力状态下摩擦磨损和接触疲劳裂纹萌生扩展行为。结果表明:辗轧工序能够有效地细化车轮材料晶粒,减小珠光体片层间距,从而改善车轮微观组织,减少不均匀塑性变形,抑制裂纹的萌生和扩展,减少磨损量,延长接触疲劳寿命;同时发现夹杂物的形态影响接触疲劳试验亚表面裂纹的萌生。     

地铁车轮凹形磨耗对轮轨接触及动力学性能的影响

对某地铁线路的车轮磨耗进行测试,发现车轮存在严重的踏面凹形磨耗.利用多体动力学软件SIMPACK建立车辆系统动力学仿真模型,研究凹形磨耗车轮与CHN60钢轨匹配时的轮轨接触特性以及车辆动力学性能,采用基于安定图的表面疲劳指数评价轮轨滚动接触疲劳特性.计算结果表明,车轮凹形磨耗使轮轨接触点对由连续分布变得分散集中,增大了滚动圆半径差和等效锥度,会降低车辆的非线性临界速度,但提升了车辆的曲线通过性能以及横向平稳性,对垂向平稳性几乎没有影响.凹形磨耗的发展增大了轮轨接触压力,使得R≤2000 m的曲线高轨侧车轮轮缘根部及钢轨轨距角处易产生滚动接触疲劳;R≤500 m的曲线低轨侧车轮假轮缘内侧与钢轨轨顶外侧有出现滚动接触疲劳的可能性.     

马钢系列铁路重载车轮研发

重载运输是国内外铁路货运发展方向,随着车辆轴重的加大,车轮使用条件发生显著变化,本文从重载车轮伤损特点入手,有针对性地从成分设计、冶炼工艺、热处理工艺等几方面提出了解决方案,通过一系列制造技术的设计和系统集成,在实际生产条件下实现了重载车轮产品的系列化,实物综合性能指标控制稳定,服役表现良好。     

铁路列车车轮失圆检测分析

20世纪90年代以来,世界各国铁路对车轮的圆度加大检查力度,实施车轮径跳控制措施,但对问题产生的原因还处于模糊状态。对铁路列车车轮失圆进行检测和对比分析,发现随着车轮运行里程的增加,车轮径跳值明显增大,多边形数量明显增多,且主要表现为低阶多边形。同时,车轮报警与车轮径跳、多边形表现形式无明显对应关系。     

冷却速度对V-N微合金钢相变行为的影响

采用Gleeble-3500热/力模拟试验机、金相显微镜和显微硬度计研究了V-N微合金钢的连续冷却组织转变规律,分析了冷速对组织及性能的影响.试验结果表明:V-N微合金钢过冷奥氏体连续冷却过程中发生了铁素体析出、珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变;冷却速度影响铁素体分布和晶粒大小;珠光体相变结束临界冷速为7.0℃/s、贝氏体相变开始临界冷速为3.0℃/s、马氏体相变开始临界冷速为15℃/s.     

环形加热炉中车轮坯物料跟踪系统研究

为准确判断车轮缺陷产生的原因,根据车轮坯在环形加热炉中的生产工艺和运行特点,基于PLC和组态技术开发车轮坯加热炉物料跟踪系统。利用PLC的自动控制功能和编码器的位置跟踪计算,结合自行设计的坯料标识码,实现车轮坯进、出环形加热炉和炉内的物料跟踪;采用组态王软件开发上位机监控界面,通过与下位机的实时通讯显示车轮坯炉内位置和生产工艺流程。模拟运行结果表明,该系统实现预期功能,达到了物料跟踪的目的。