高速列车车轮用材料的开发动向

介绍了国内外高速列车的发展概况、高速列车车轮的损伤形式以及高速列车车轮用新材料的开发动向。在开发高速列车车轮用材料时，普通的思想是适当降低车轮材料的碳含量，并进行微合金化，在略微降低甚至不降低材料的强度和硬度的情况下，大幅度提高车轮材料的韧性，从而改善车轮的抗损伤性能，尤其是高速行驶时的抗剥离性能。这一思想对我国的铁路运输高速化也有实际的指导意义。     

高速车轮的冶炼及浇铸技术探讨

本文综合论述了高速车轮世界发展情况。重点阐述了高速车轮用钢、冶炼、浇注技术以及高速车轮用钢目前存在的主要问题。结合马钢车轮钢生产现状及公司冶炼、精炼、浇注、轧制工艺及今后的发展，提出了两条可行性的冶炼及精炼、浇注工艺方案。     

车轮用钢断裂力学性能研究

对国产Ｒ７、Ｒ８和ＧＬ６０辗钢车轮，巴西辗钢车轮及美国Ａｂｅｘ公司和Ｇｒｉｆｆｉｎ公司的铸钢车轮用钢的断裂力学性能进行了对比研究。结果表明，国产车轮钢疲劳裂纹萌生抗力高于国外车轮钢，Ｒ７钢裂纹萌生抗力最高，六种车轮钢的疲劳门槛值相当，稳态阶段的疲劳裂纹扩展速率也相差不大，国产车轮和巴西车轮钢断裂韧性Ｋｏ值较Ａｂｅｘ和Ｇｒｉｆｆｉｎ车轮钢大。结合断口作了初步分析。     

碳含量对高速车轮用钢综合性能的影响

研究了碳的质量分数在 0 .4 %～ 0 .7%的范围内变化时对高速列车车轮用钢综合性能的影响。结果表明 ,随着碳含量的增加 ,试验钢的耐磨性能和接触疲劳性能提高 ,而冲击韧性及抗冷热疲劳性能降低 ;在 880℃正火 5 30℃回火的热处理条件下 ,碳的质量分数为 0 .5 %并添加少量合金元素的试验钢 ,具有良好的强韧性匹配 ,特别是抗冷热疲劳和抗接触疲劳性能良好 ,并兼有较好的耐磨性能 ,综合性能优良 ,较适宜于生产具有抗剥离性要求的高速车轮钢。     

激光熔覆铁基合金粉末修复高速列车车轮磨损研究

针对高速列车车轮踏面磨耗问题,利用5 kW横流CO2激光器,采用预置铁基合金粉末法,对车轮钢表面进行激光熔覆修复研究。通过选择合适水平的正交试验,确定了高速列车车轮钢表面激光熔覆铁基合金粉末的最优工艺激光功率、离焦量、扫描速度分别为:2.5 kW、20 mm和5 mm·s-1;采用扫描电镜(SEM)、自动转塔数显显微硬度计、摩擦磨损试验机、微机控制电子万能试验机对合金化涂层的显微组织、性能及界面结合强度进行性能测试。结果表明,通过激光熔覆制备的合金化涂层与车轮钢基体形成冶金结合、组织均匀致密,合金化涂层硬度从车轮钢基体到表面呈梯度分布,由基材的246 HV提高到326.5 HV,相对耐磨性为1.33,界面结合强度达到163.91 MPa。     

车轮钢热——机械疲劳性能的研究

在分析火车车轮热疲劳损伤的基础上，用Ｃｌｅｅｂｌｅ－２０００热模拟试验机模拟车轮制动过程的热－机械疲劳，测试了峰值温度分别为７００℃，６００℃和５００℃，下限温度均为１００℃时，车轮钢在全约束条件下的热疲劳寿命，在试样预加一个压应力情况下，模拟残余应力对车轮钢热疲劳性能的影响，确定了车轮钢的Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ方程，为提高车轮轮箍的使用寿命提供理论依据和实验分析。     

弹性车轮对轨道动力学的影响

为了提高铁路的质量和性能，如方便乘客，解决环境问题等进行了各种研究和开发，目前东京铁路技术研究所主要是从减少高速列车滚动噪音和轨维护方面来着手研究某些型号的弹性车轮。     

汽车车轮用钢板的生产技术及攀钢生产的可行性探讨

本文介绍了国内外研究生产汽车车轮用钢板的技术现状，剖析了国内外轮辋，轮辐钢的化学成分，力学性能，厚度公差，总结了车轮钢用户对车轮钢的技术要求，分析了攀钢生产车轮钢的可行性。     

攀钢生产汽车车轮用钢板的探讨

介绍了国内外研究生产汽车车轮用钢板的技术现状，总结了车轮钢用户对轮钢的技术要求，分析了攀钢生产汽车车轮用钢的可行性。     

客车轮用钢研究

对于速度达到或超过１２０Ｋｍ／ｈ的客运列车，使用Ｒ７钢车轮有较好的效果，试验，结果表明冶炼Ｒ７车轮钢应作适当的成分调整，添加微Ｃｒ能起到良好效果，在此基础上把Ｓｉ含量增至０．４０％～０．６０％，可进一步提高强度，又确保组织和韧性不受影响。     

快速车轮钢的质量控制

为了提高车轮钢质量,满足高速铁路对车轮的需要,对马钢生产的快速车轮钢的化学成分、气体含量、非金属夹杂和力学性能作了统计分析。介绍了目前快速车钢的实物质量,提出了车轮钢冶炼工艺的新发展。     

Frictional Heat-Induced Phase Transformation on Train Wheel Surface

By combining thermomechanical coupling finite element analysis with the characteristics of phase transformation [continuous cooling transformation （CCT） curve], the thermal fatigue behavior of train wheel steel under high speed and heavy load conditions was analyzed. The influence of different materials on the formation of the phase transformation zone of the wheel tread was discussed. The result showed that the peak temperature of wheel/track friction zone could be higher than the austenitizing temperature for braking. The depth of the austenitized region could reach a point of 0.9 mm beneath the wheel tread surface. The supercooled austenite is transformed to a hard and brittle martensite layer during the following rapid cooling process, which may lead to cracking and then spalling on the wheel tread surface. The decrease in carbon contents of the train wheel steel helps inhibit the formation of martensite by increasing the austenitizing temperature of the train wheel steel. When the carbon contents decrease from 0.7% to 0.4%, the Ac3 of the wheel steel is increased by 45 ℃, and the thickness of the martensite layer is de creased by 30 %, which is helpful in reducing the thermal cycling fatigue of the train wheel tread such as spalling.     

车轮钢摩擦热影响区的相变及其损伤机理

将有限元热力耦合一温度场分析与材料相变特征的实验研究相结合，研究了高速度(200kin／h)、大载荷(10^5N)条件下车轮摩擦热影响区的相变过程，探讨了材料对该过程的影响。结果表明，轮一轨摩擦导致的车轮踏面局部升温可超过材料的奥氏体相变的临界点，碳含量为0．5％时，完全奥氏体化层的深度可达0．6mm；过冷奥氏体高速冷却，几乎全部形成脆硬的马氏体薄层，造成踏面剥离。通过降碳来降低车轮钢奥氏体相变的临界点，可以显著抑制踏面马氏体层的形成。随着碳含量从0．7％降至0．4％，材料的Ae3提高45℃，马氏体层的厚度减小30％，有助于减少车轮踏面的热疲劳损伤。     

夹杂物形貌对卡车车轮疲劳性能的影响

采用三种不同炼钢工艺,得到卡车车轮用钢中夹杂物的不同形貌特征。通过卡车车轮的弯曲、径向疲劳试验,验证了不同夹杂物形貌对卡车车轮疲劳性能的影响。研究表明：采用KR脱硫＋改进后的LF精炼＋氩气保护浇铸工艺,可以得到理想的夹杂物形貌特征。此外,提出了卡车车轮钢夹杂物控制的要求。     

中碳珠光体型高速车轮钢的韧化机理

 韧性是影响高速车轮运行安全的关键性能指标。为了阐明中碳珠光体型高速车轮钢的韧化机理,对夹杂物改性和组织韧化两方面进行了深入研究。研究结果表明,硫化物包裹氧化物的夹杂物改性提高了车轮钢的韧性。车轮钢中的氧化物夹杂容易在夹杂物与基体界面处产生裂纹,并向周围基体扩展;当氧化物被硫化物包裹后,裂纹仅在夹杂物本身产生,保护了周围基体。在w（Mn）＝0.75%的成分体系下,当硫的质量分数提高到0.006%及以上时,硫化物在固相线温度以上析出,可以实现对氧化物的较好包裹,改善车轮钢的韧性;硫化物在车轮热加工过程中会发生回溶与再析出,破坏复合夹杂物的包裹效果,提高硫质量分数或降低热加工温度,可以提高复合夹杂物的热稳定性。奥氏体晶粒尺寸和先共析铁素体体积分数是车轮钢组织韧化的关键控制因素。细化奥氏体晶粒尺寸、提高铁素体体积分数,断口中解理面尺寸减小,韧性撕裂区增多。     

Effect of Sulfur Contents on Fracture Toughness of Wheel Steels for High Speed Train

The effect of different contents of S on fracture toughness of railway wheel steels for high speed train has been researched.The results show that there are kinds of non-metallic inclusion when O content retaining at about 10×10-6,such as Al 2 O 3 inclusions and Al 2 O 3 +MnS complex inclusions and single MnS inclusions.This is connected with S content level in steel.Fracture toughness of railway steel increase obviously because of Al 2 O 3 covered by MnS around when S content is increase to about 70×10-6.It shows that,after Al 2 O 3 covering by MnS around,stresses around complex inclusion decrease rapidly till disappear when analyzed by tessellated stresses theory.That is the reason of fracture toughness rise.     

我国车轮生产及工艺发展趋势

文章认为车轮生产能力和产品质量对我国铁路运输的发展至关重要，介绍了国内外整轧车轮工艺装备的发展以及新型整体铸钢车轮工艺研制开发情况，并指出对我国车轮厂进行全面技术改造，再建新的车轮轧制生产线及开展整体铸钢车轮开发应用工作十分必要。     

鞍钢第一炼钢厂水渡车车轮断裂失效分析

1999年末,鞍钢第一炼钢厂炉下钢水渡车车轮发生多起断裂事故,通过认真的现场调研及一系列的分析与研究,认为主要是轮材质没有达到钢号标准要求及车轮铸件没有经过相关处理造成的。建议车轮材质选用锻钢65Mn为最好。     

超低氧车轮钢精炼过程非金属夹杂物的转变

研究了采用LD-LF-VD-CC工艺流程生产超低氧高速车轮钢时,精炼过程中夹杂物的生成与变化.实验在出钢时加入足够的Al进行终脱氧,LF精炼过程采用强脱氧、高碱度和强还原性精炼渣工艺,能使最终铸坯w(T.O)达到7×10^-6,获得高洁净度的铸坯;而且在LF精炼过程中,夹杂物完成了Al₂O₃→MgO·Al₂O₃→CaO-MgO-Al₂O₃类复合夹杂物的转变,得到在炼钢温度下呈液态的复合氧化物夹杂,这些液态夹杂物通过碰撞、长大和上浮去除,残留于钢中的氧化物夹杂以较低熔点的CaO-MgO-Al₂O₃类复合夹杂形态存在,它们在热加工过程中可以发生稍许变形,能有效改善车轮钢的疲劳性能.     

晶粒尺寸对车轮钢解理断裂韧性的影响

通过紧凑拉伸试验研究了碳的质量分数约为0.5%的C50车轮钢解理断裂韧性K_IC(即条件断裂韧性K_Q)与晶粒尺寸的关系.结果表明,晶粒尺寸对试样的断裂韧性有明显的影响,但决定车轮钢解理断裂韧性的是组织中最大的晶粒尺寸,而不是平均晶粒尺寸,最大晶粒尺寸越大,断裂韧性越低.对于C50车轮钢,当前5%的最大晶粒平均尺寸为30~73μm时,车轮钢的条件断裂韧性K_Q与晶粒平均尺寸的对数呈线性关系.