JFE开发的高抗磨和抗滚动接触疲劳的重载铁路用SP3钢轨

IFE制钢公司开发了高性能珠光体钢轨（sv3）,这种钢轨应用在重载铁路上具有良好的耐磨性和抗滚动接触疲劳性（RCF）特点。为了能够获得良好的抗磨和滚动接触抗疲劳性（RCF）,SP3钢轨需要采用适当的合金设计以及最佳的生产条件,包括热机械控轧工艺（TMCP）。在钢轨表面,SP3的层间隙极其细小,可达0．07μm,表面布氏硬度≥420（HB420）。另外,SP3钢轨从轨头表面算起至25．4毫米的硬度超过HB370。SP3钢轨良好的耐磨性和抗滚动接触疲劳性的特点已经在北美重载铁路的实际性能测试中得到了验证。在实验中,SP3与传统的HB390热处理钢轨相比,耐磨性要高出10％,轨头上没有任何诸如脱皮和掉皮等疲劳损伤的痕迹。     

PD3钢轨钢接触疲劳行为研究

在最大接触应力为１３４１ＭＰａ、滑差率为１０％及油润滑的试验条件下，对在线全长余热淬火、热轨及稀土处理三种状态的ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳行为进行了测定。通过对失效试样的分析，对钢轨钢的接触疲劳机制进行了探讨。试验结果表明，在线全长余热淬火工艺大大提高了ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳抗力。     

U75V钢轨鱼鳞伤及剥离掉块缺陷分析

针对U75V钢轨在曲线段使用一段时间后发生鱼鳞伤损及剥离掉块缺陷的情况,对其进行化学成分、力学性能、金相和扫描电镜检测分析。结果表明,伤损与钢轨的性能质量无关,鱼鳞伤及剥离掉块是轮轨受较大接触应力下产生的滚动接触疲劳损伤。通过优化轮轨型面、设置欠超高、及时打磨和涂油、合理选轨等措施可以减少滚动接触疲劳损伤的产生。     

国外高性能轨钢最新进展

介绍了国外珠光体型和贝氏体型高性能轨钢的最新研究进展,列举了它们的化学成分、工艺参数和力学性能。JFE公司开发了重载铁路用高耐磨性和抗滚动接触疲劳性珠光体钢轨(SP3)。美国通过控制先共析渗碳体和初始奥氏体晶粒尺寸开发了新型珠光体轨钢。印度开发了高耐蚀性Cr-Cu-Ni珠光体轨钢。波兰和美国分别开发了新型空冷贝氏体轨钢。英国利用热力学极限解决了贝氏体钢耐磨性较珠光体钢差的问题,设计出无碳化物的贝氏体钢轨。     

50 kg/m钢轨踏面掉块缺陷分析

 50 kg/m钢轨在使用一段时间后踏面出现掉块缺陷。采用光学显微镜、图像仪和低倍检验等方法对钢轨踏面掉块缺陷产生的机理进行了分析和研究。结果表明,掉块缺陷的形成是由于钢轨滚动接触疲劳伤损所致。改善轮轨接触方式,减少钢轨踏面的轮轨接触应力,可以减缓曲线钢轨踏面压溃、剥离裂纹和浅层状剥离掉块伤损的出现,通过对钢轨进行及时的预防性打磨,是预防和减轻滚动接触疲劳伤损的最有效方法。     

稀土对钢轨钢接触疲劳的影响

利用接触疲劳磨损试验机械钢轨／车轮接触疲劳作用,了钢轨钢接触疲劳表面区剖面的形貌,显微结构和硬度。结果表明,稀土可延缓钢表面疲劳裂纹的萌生和扩展,推迟表面剥离,减小裂纹贯穿角和裂纹稳定贯穿,缩小塑性化形范围和改善表面加工硬化效果。     

接触疲劳伤损突出路段钢轨合理选用研究

在客货混运主干线的接触疲劳伤损突出路段,进行了1 100 MPa级热处理钢轨和U75V、U71Mn热轧钢轨的铺路试验.结果表明1 100 MPa级热处理钢轨的抗接触疲劳伤损性能明显优于U75V和U71Mn热轧钢轨.在客货混运主干线钢轨接触疲劳伤损突出的大半径曲线和直线路段选用1 100 MPa级热处理钢轨,将有效减少钢...     

重轨钢性能及其强化方法

重轨钢性能及其强化方法华东交通大学李国庆随着铁路运输的不断发展，要求铁路有更高的效率，行车速度要求达到２５０ｋｍ／ｈ轴重增至３０ｔ以上。由此引起钢轨的疲劳断裂与塑性变形，尤其是因滚动接触疲劳而产生的踏面剥离与轨面波浪形磨损日趋严重。据统计，我国每年因...     

高速铁路用钢轨接触疲劳伤损的成因及预防

文章介绍了高速铁路用钢轨接触疲劳伤损的主要类型,主要表现斜线状裂纹踏面裂纹及蜂富状裂纹,分析了接触疲劳伤损的形成原因,进而提出了轨头接触疲劳伤损的预防对策。     

-35℃低温下珠光体/贝氏体钢轨磨损与滚动接触疲劳行为研究

高寒地区铁路钢轨面临着低温服役环境,低温下钢轨的滚动磨损与损伤行为是影响其服役安全的重要因素。通过轮轨滚动接触模拟试验研究了-35℃温度下珠光体（亚共析钢和共析钢）和贝氏体钢轨磨损与滚动接触疲劳（RCF）损伤行为。结果表明,贝氏体钢轨在-35℃试验温度下硬化程度较低,导致磨损程度高于珠光体钢轨,珠光体钢轨中亚共析钢轨磨损程度低于共析钢轨;三种钢轨存在不同程度的RCF损伤,疲劳裂纹主要以小角度（<10°）扩展。磨损和RCF存在竞争关系,磨损较小的亚共析钢轨RCF损伤严重,共析钢轨次之,磨损最严重的贝氏体钢轨RCF损伤最轻微。     

钢轨表面疲劳裂纹扩展机制

 针对轮轨接触疲劳问题,基于Hertz接触理论与库伦摩擦定律,建立含表面裂纹的轮轨接触疲劳计算模型,并对加载位置、轴重、摩擦因数等因素对裂纹扩展速率的影响进行研究。结果表明,轮轨滚动接触的表面裂纹为I-II型裂纹,且以II型扩展为主,其最容易发生断裂的位置在接触斑边缘。轴重和摩擦力是影响轮轨接触疲劳的两个重要因素;随着轴重的增加,应力强度因子[KI、][KII]均呈增加趋势,20 t相对于10 t分别增加359%和185%;随着摩擦因数的增加,应力强度因子[KI、][KII]均呈增加趋势,0.3的摩擦因数相对于无摩擦分别增加了108.7%和119.3%,表明摩擦力的存在明显加剧了裂纹扩展速率。在钢轨涂油养护时,应优先选用固体润滑剂。     

Influence of Rare Earths on Contact Fatigue of Rail Steels

Ｗｅａｒａｎｄｓｈｅｌｌｉｎｇａｒｅｔｗｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｆｏｒｍｓｏｆｄａｍａｇｅｆｏｒｒａｉｌｓｔｅｅｌｓｓｏｔｈａｔｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｒｅａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｍ[1～4].Ｍａｎｙｏｆｔｈｅｓｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｗｅｒｅｌｉｍｉｔｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｗｅａｒａｎｄｔｏｓｕｒｖｅｙｉｎｇｔｈｅｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｕｒｆａｃｅｓａｎｄｏｎｌｙａｆｅｗｏｆｔｈｅｍｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌ…     

Study on Match Relationship between Rai l and Wheel

The match relationship between rail and wheel was studied by investigating the behavior of the contact fatigue wear in rail/wheel systems. The hardnesses of samples were close or equal to that of the real rail and wheel. Meanwhile the probe of study went further into the condition match and the material match based on the hardness match. The experim ental results show that the wear rate depends on the hardness ratio (HR/ HW) between rail and wheel, and the safe value of HR/HW equals 1 .00-11.20. The fatigue life of materials relies on the operating conditions except hardness. The selected experimental conditions satisfy the condition match except R1 heat-treated out-line. The factor H/S-1/2 is the main element effecting wears in rail steel and wheel steel. The nature of the har dness match is the microstructure match under specified operating conditions.     

轮轨接触表面微裂纹的扩展

在考虑轨道表面的微观粗糙度情况下,研究了U71Mn钢轨表面微裂纹的扩展问题.利用大型有限元程序ANSYS建立了具有表面微裂纹的轮轨接触二维有限元模型.在轮轨接触区引入接触单元模拟轮轨的接触,并在裂纹面上也引入了接触单元,模拟裂纹面的张开和闭合.在裂纹尖端引入了奇异单元,以研究裂尖应力强度因子,计算中考虑了钢轨材料的非线性和接触边界的非线性.通过计算,获得了轮轨接触压力分布,并获得了轮重为5和10t时,车轮滚动到不同位置处的钢轨表面微裂纹的裂尖应力强度因子.结果表明:在车轮碾压过程中,钢轨表面微裂纹只在接触斑边缘附近时才会张开,其他位置微裂纹是闭合的;随着轮重的增加,裂纹由复合型转为以Ⅰ型为主;5t轮重作用下钢轨表面微观裂纹不会扩展,而在10t轮重作用下钢轨表面微裂纹会发生扩展,但不会出现快速断裂.     

步进梁式加热炉炉底机械滚轮接触应力有限元分析

在ABAQUS有限元分析软件建立了炉底机械滚轮接触的三维几何模型,并采用弹塑性理论、网格自适应加密技术及显示求解的方法,对炉底机械的滚轮和轨道进行了弹塑性接触应力有限元分析,得到了大量的轮轨接触力、接触状态和轮轨应力的数据,为步进梁式加热炉炉底机械的优化设计提供理论依据。     

U68CuCr与U75V钢轨的摩擦磨损行为对比

 通过在MM-200摩擦磨损试验机上轮对滚动摩擦模拟试验,研究U68CuCr、U75V两种钢轨分别与ER8车轮钢轮对滚动摩擦磨损行为。U68CuCr、U75V是相同强度级别,不同硬度的钢轨。结果表明：U68CuCr钢轨硬度略低于U75V钢轨的硬度,但U68CuCr钢轨试样及其ER8匹配车轮的试样的磨耗量显著小于U75V钢轨试样及其ER8匹配车轮试样的磨耗量。同时,U68CuCr钢轨的塑性变形层和白层都比U75V钢轨的厚。     

Microstructural Evolution of a Hypoeutectoid Pearlite Steel under Rolling-sliding Contact Loading

To study the microstructural evolution of pearlite steel subjected to pure rolling and rolling-sliding contact loading,a hypoeutectoid pearlite steel with composition and microstructure similar to BS11 was designed and twindisc tests of this pearlite steel were performed to simulate the wheel/rail system.After a series of twin-disc tests,optical microscope(OM)observation,scanning electron microscope(SEM)observation,X-ray diffraction(XRD),and micro-hardness tests were conducted to characterize the microstructure.Under the pure rolling contact condition,a large amount of reticular cracks emerged within 60μm below the contact surface of the samples after 120 000 revolutions.The largest deformation was approximately 200μm below the contact surface.Under the rolling-sliding contact condition,the nodularization of pearlite within 100μm below the contact surface was obvious.The microstructure and stress-strain distribution of the area within 2mm below the contact surface were investigated.The distribution of micro-hardness under the contact surface varied with contact conditions.Finite element method(FEM)was used to simulate the stress-strain distribution.The results of SEM,FEM,and micro-hardness tests indicated that under the pure rolling contact condition,the maximum plastic strain was approximately 200-400μm below the contact surface.Conversely,under the rolling-sliding contact condition,the maximum plastic strain emerged on the contact surface.Under the pure rolling contact condition,the distribution of micro-hardness was almost identical to that of the equivalent plastic strain.Under the rolling-sliding contact condition,the distribution of micro-hardness was affected by the equivalent plastic strain and tangential stress.