U75V焊接钢轨线路铺设时的断裂原因分析

某铁道线路进行大修换轨铺设新轨时,一支采用闪光焊接工艺焊接的长500m的钢轨在中部位置的焊缝附近发生横向断裂,采用宏观检验、化学成分分析,断口分析及微观组织分析等方法对钢轨断裂的原因进行了分析。结果表明：钢轨的冶金质量良好,钢轨发生断裂主要是因为其轨头踏面表层形成的马氏体组织在铺轨时的弯曲拉应力作用下,产生裂纹并快速扩展,导致钢轨发生脆性断裂;钢轨焊接时出现了高接头,为保证焊接钢轨的平直度对其进行了打磨,但打磨工艺控制不良,从而导致钢轨轨头踏面局部产生高温,发生马氏体组织转变。     

75kg/m热处理钢轨断裂原因分析

某线路发生一起PD3 75Kg／m热处理钢轨横向断裂。采用光学和电子显微镜及能谱仪对断裂钢轨进行了宏、微观分析。结果表明,钢轨轨头踏面表层为厚约2～3mm、硬度为498HV的马氏体组织;次表层为厚约3mm、硬度为312HV的回火索氏体组织;里层是硬度为380HV的细珠光体组织(即钢轨的正常组织)。钢轨轨头踏面表层的马氏体是用KD286焊条对钢轨进行堆焊所形成,次表层的回火索氏体是堆焊时热影响造成。在车轮力的作用下,表层与次表层的交界处产生裂纹,随后裂纹不断扩展而导致钢轨断裂。     

异型钢轨矫直断裂原因分析

某异型钢轨在经60kg／m热轧钢轨加工至50kg／m过渡轨后出现矫直断裂。经对钢轨断口的宏、微观检验和分析,认为,断裂裂纹起源于轨腰次表层;钢轨发生矫直断裂的原因是在加工异型钢轨的过程中,加热温度偏高,导致轨腰表层部分区域出现沿晶氧化,锻压时因轨腰表层受拉应力作用,沿晶氧化处形成微裂纹,随后矫直时轨腰三点弯曲受力,微裂纹缺陷处产生应力集中致使裂纹扩展,导致钢轨断裂。     

某高速铁路钢轨伤损原因分析

某城际高速铁路开通运营仅约半年,使用的U71MnG60kg／m热轧钢轨在某车站列车进站端的半径为600m的一曲线路段上随机出现多处严重轨头踏面掉块伤损。经对钢轨伤损状态的分析以及化学成分分析、拉伸性能测试和金相检验对掉块伤损的原因进行了分析。结果表明：钢轨轨头踏面的掉块伤损是由其表层的马氏体组织造成,而马氏体组织的产生则是因列车车轮对钢轨的严重摩擦所引起的。     

小半径曲线段钢轨打磨对轮轨动力特性影响分析

针对铁路小半径曲线钢轨病害实施个性化钢轨廓形打磨，定期观测打磨后线路状态，通过钢轨廓形采集及轨面状态分析，结合车辆-轨道动力学模型对钢轨打磨效果进行评价，探讨钢轨廓形保持水平及合理养护周期。研究结果表明：个性化钢轨廓形打磨后，轮轨接触关系得到显著改善，算例中车体横向加速度、垂向加速度、轮轨横向力分别降低9.58%、8.09%、15.81%；轮轨磨耗指数降低22.99%，有效降低钢轨磨耗速率，延长使用寿命。在打磨12个月后，各项动力学指标表现仍优于打磨前，验证个性化钢轨廓形打磨是可行的。随着打磨后通过总重的增加，12个月左右钢轨表面开始出现病害并快速发展，廓形产生较为明显的磨耗，建议将此时线路通过总重所经历的时间作为钢轨廓形的打磨周期。     

某高速铁路钢轨踏面伤损原因分析

某高速铁路钢轨踏面存在多处凹坑。采用宏观观察、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法,对钢轨伤损的原因进行了分析。结果表明:钢轨踏面凹坑是由于列车运行中金属异物压入所致;异物镶嵌在动车组车轮踏面上,随车轮转动对钢轨造成连续碾压,形成一系列凹坑;由于异物硬度远高于钢轨基体,因此异物压入后钢轨基体组织产生严重塑性变形和微裂纹。     

70钢硬线竹节状裂纹分析

在用φ8．0mm70钢硬线冷拉拔后丝材表面出现横向竹节状裂纹。采用化学成分分析、非金属夹杂物和显微组织检验及显微硬度测试等方法对其进行了分析。结果表明,由于材料表层局部存在硬而脆的隐针马氏体组织,导致在冷拉拔过程中因材料的组织与性能差异而出现裂纹。     

钢轨预防性打磨技术的优化研究

本文通过对钢轨预防性打磨现状的的分析，指出打磨流程、切削量、比较基准是影响打磨质量的主要因素。提出了预防性打磨钢轨轮廓的确定依据，打磨的流程，构建了切削量计算模型，经京津城际高铁打磨验证了该方法可行。     

钢轨异常磨耗对构架横向加速度影响研究

针对某型高速动车运行过程中转向架构架横向加速度报警的问题,构建了车辆多体动力学模型,结合实测磨耗钢轨外形,研究了异常磨耗钢轨与构架横向加速度报警间的关系。仿真分析发现当动车高速运行于实测的轨道不平顺线路上时,长期未打磨钢轨区段对应的轮对、构架横向加速度明显要大于一次打磨和二次打磨钢轨。随着钢轨磨耗加剧,轮轨接触等效锥度也呈上升的趋势,降低了车辆稳定性。并且通过现场实验验证长期未打磨钢轨对应构架横向加速度明显大于新打磨钢轨。研究结果表明:钢轨轨面长期未打磨而出现不正常的宽光带磨耗与轨距角磨耗增大了轮轨间等效锥度,是导致轮轨接触不良主要原因,而轮轨接触不良是造成动车组构架横向稳定性变差的重要因素。     

钢轨母材重伤原因分析

针对线路钢轨出现的一起钢轨母材重伤,采用宏观检验、扫描电镜断口及能谱分析、金相分析、硬度测试等方法对该钢轨母材重伤原因进行了分析。结果表明:钢轨内部的冶金缺陷是其超声波探伤判定为重伤的原因,而该冶金缺陷主要与钢轨铸坯存在裂纹有关;钢轨缺陷部位的高碳马氏体组织与轧制时冷速过快有关,魏氏体组织为轧制时过热所致。建议钢厂加强铸坯的外观检查以及成品钢轨的超声波探伤检查,提高钢轨质量稳定性。     

贝氏体钢轨矫直断裂失效分析

采用宏观及微观断口分析、化学成分分析、硬度测试及金相检验等方法,对某贝氏体钢轨在矫直时发生断裂的原因进行了分析。结果表明:造成该贝氏体钢轨矫直断裂的主要原因是其显微组织中存在大量的针状马氏体晶间脆性组织,当钢轨受到矫直外力作用时,便从马氏体脆性相应力集中部位的夹杂物处开始起裂,裂纹沿脆性晶界迅速扩展最终导致断裂。     

PG475kg·m^-1钢轨底裂原因分析

PG475kg·m^-1热处理钢轨在焊轨厂的焊接工序前,发现数支钢轨在轨底出现裂纹、掉块伤损。对伤损钢轨取样进行检验、分析,发现钢轨的化学成分、力学性能、显微组织及非金属夹杂物级别均符合相应技术标准要求。根据钢轨裂纹伤损特征,采用MSC·Marc软件对钢轨堆垛中的受力状态进行了仿真计算分析。结果表明：钢轨出现轨底裂纹伤损的原因是,钢轨堆垛时未按要求放平,钢轨出现倾斜,造成一侧轨底角局部受力过大,从而产生裂纹伤损。     

PG4热处理钢轨落锤断裂原因分析

采用体视显微镜、光学显微镜和扫描电镜等仪器分析了PG4热处理钢轨母材落锤试验不合格的原因。结果表明:落锤断裂钢轨的断裂均起源于轨底角圆弧过渡处的表面薄层马氏体组织区域;由于钢轨在输送过程中其轨底角与输送辊道轮缘根部磨损台阶接触形成滑动摩擦,摩擦热导致局部金属温度瞬时升高并达到奥氏体化温度,随后快速冷却生成了硬而脆的马氏体组织,致使钢轨母材在锤重1000kg和锤高6.4m条件下落锤1锤即发生断裂。     

汽车制动鼓的失效分析

对两种典型失效形式的汽车制动鼓化学成分、显微组织和硬度等进行了检验和分析。结果表明，制动鼓表面出现的亮白点是成分不合理和制动时摩擦热作用引起相变等导致的，致使制动效果差；而制动鼓表面出现黑斑、龟裂是由于耐热疲劳性能差及发生相变造成的。     

航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE的真空低压渗碳

对航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE进行真空低压渗碳热处理,研究了真空渗碳、淬火、冰冷处理以及回火工艺对材料的组织和性能的影响。结果表明：实验钢经渗碳淬火处理后,从表面到心部的组织可分为碳化物区、碳化物与针状马氏体混合区、针状马氏体区和心部板条马氏体区。在碳化物区的晶界有大量的块状Cr碳化物析出,在析出位置Ni元素较少。在针状马氏体和板条马氏体基体中细小的析出物为Nb、V、Mo微合金元素的碳化物。从渗碳钢表面到心部,随着碳浓度的降低硬度曲线呈现先升高后降低的趋势,渗层深度为0.95 mm。冰冷处理使残余奥氏体进一步转化为马氏体,使实验钢的硬度大幅度提高。     

Heat treatment deformation of steel products

Abstract

The heat treatment deformation of steel products is reviewed and the thermal stress, which is one of the initiators of the deformation, is theoretically analysed taking into account transformation. Other initiators are also discussed, i.e. stress relaxation on heating, creep at high temperature, and change of microstructure on tempering. It was found that the thermal stress during quenching changes the profile of steel products, decreased long axis, increased short axis, and convex cross–section for non–hardenable and for marquenched or oil–quenched small steel parts, and increased long axis, decreased short axis, and concave cross–section for water/oil–quenched hardenable steels. These differences are the results of the different strain hardening rates of the various phases and the temperature distribution through the cross–section over the temperature range of martensite transformation. Some solutions to the problems of deformation are also discussed.

MST/21     

Assessment of the cause of cracking of hydraulic hose clamps

The aim of this study was to determine the cause of failure of the shells of hydraulic hose crimped fittings. For the purpose of examination the damaged crimped shells, undamaged crimped shells and shells prior to crimping were used. Fractographic and metallographic analysis, including chemical microanalysis of inclusions, were performed to determine the cause of failure. For this investigation, optical and scanning electron microscopes and hardness measurement were used. Damaged crimped shells contained higher amount of inclusions compared to undamaged crimped shells and substantially differed in microstructure and hardness. Furthermore, different geometry of the cross section at outer edge containing more effective stress concentrators was observed on failed crimped shells. Based on microstructural observation in cross section, hardness measurements and analysis of inclusions, the conclusion is that cracking of the shells occurred mainly due to deviations in the manufacturing process, combined with lower quality of shell material. Modifications to the technology were suggested to prevent this kind of failure.     

On the assessment of the mechanical characteristics of rail steels under operating conditions

The analysis of the mechanical state of the materials of a new rail and a rail after long-term operation are performed on the basis of the obtained data on the distributions of hardness over the cross sections of rails and the spread of the characteristics of hardness.     

热处理对C12A耐热钢的组织与性能影响

通过对铸造C12A耐热钢进行热处理,观察其微观组织,测定其力学性能。试验结果表明：正（淬）火组织为板条马氏体＋部分针状马氏体＋少量残余奥氏体,其硬度比较高,塑性和韧性不是很好;正（淬）火＋回火组织为回火马氏体,其硬度不是很高,塑性和韧性比较好,具有良好的综合性能;退火组织为铁素体,其硬度低,塑性和韧性高;通过正火＋回火,研究回火温度对其微观组织和力学性能的影响。试验结果表明：回火温度对C12A钢的组织和性能有较大影响,其硬度随回火温度的升高呈先降后升趋势。