钢轨连续非接触硬度检测的研究

本文简述了电磁检测硬度的机理，利用电磁无损检测对钢轨双频淬火后的全长连续接触硬度检测进行测试研究，对钢轨纵向硬度的区分度已达铁道部部标准。对该研究成果转化为生产力进行了初步探讨。     

铁磁材料硬度电磁检测模型

针对铁磁材料硬度无损检测问题，借助近代电磁理论，推导出含有复宗量贝塞耳函数的差动探头散射阻抗解析模型。将阻抗解析与铁磁材料硬度检测试验相结合，建立了用于钢轨硬度无损检测的电磁场数学模型，检测系统不确定度在1HRC范围内。     

钢轨横截面出现斑痕的原因分析

焊接前的钢轨横截面在打磨过程中出现斑痕。经手提式硬度计检测，钢轨横截面硬度异常，疑是局部偏析或夹杂物等缺陷所致。通过取样检验，钢轨横截面试样正反两面的低倍组织，一面有斑痕，另一面无斑痕；经硬度测定和金相检验，认为钢轨横截面出现的斑痕是因打磨量控制不当，造成钢轨打磨面局部表层温度急剧升高，因钢轨母材仍处于常温状态，使打磨面表层快速冷却产生了马氏体组织转变，致使该面出现斑痕。     

钢轨表面硬度电涡流连续性无损检测

本文详细地介绍了一种用来进行钢轨表面硬度和探伤的新型无损检测装置，包括其结构、原理和检测仪器检测的深度以及检测的精度，更重要的是其应用前景及其在当今世界上的学术意义。     

铁磁性材料硬度电磁无损检测的定量模型研究

目前硬度检测多采用机械压痕测量法,该方法对被测工件表面产生破坏性,且检测周期较长,已无法满足现代工业提出的快速无损的检测需求.基于铁磁性材料特殊的电磁特性,本文将电磁无损检测应用于零部件硬度测量.首先分析了其检测原理,然后通过多次硬度电磁检测的试验,采用最小二乘拟合法建立了硬度与探头信号之间的数学模型,该模型可用于实现零部件硬度的定量检测.     

钢轨使用后的表层组织与性能分析

对60U74普通钢轨使用后的表面变形层组织与性能进行了分析。结果表明，钢轨运行约3a（年）后，在其表面形成约40－70μm的白层，组织为过饱和碳的α－Fe，晶粒显著细化，达到40nm，同时钢轨表面的显微硬度比心部高2倍以上；次表面为变形的片状珠光体组织，片状磷化物发生碎化，硬度也有一定的提高。     

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。     

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。     

U71Mn钢轨矫直断裂原因分析

针对U71Mn钢轨在矫直过程中出现断裂的现象,对钢轨断口部位的宏观形貌、显微组织、化学成分、力学性能和显微硬度等进行了观察和分析。结果表明:钢轨角部的外来夹杂物、网状渗碳体、针状渗碳体魏氏组织,以及钢轨角部由于擦伤出现的隐针马氏体和微裂纹,是造成钢轨矫直断裂的主要原因。最后探讨了解决措施。     

电磁铸造与普通连续铸造2024铝合金的组织性能对比

采用电磁铸造技术和普通连续铸造技术铸造了2024变形铝合金，采用光学显微镜和扫描电镜分析了其显微组织，而且对其进行了固溶处理加人工时效。结果表明电磁铸造锭内部组织细小均匀，有高的硬度和良好的疲劳性能，电磁铸造试样的硬度大约是普通连续铸造铸坯的2倍，疲劳性能是普通连续铸造铸坯的3倍。电磁铸造铸坯还有良好的耐磨性，磨损失重量是普通连续铸造的一半。     

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。     

地铁钢轨轨腰开裂失效分析

采用化学成分分析、断口宏观和微观分析、金相分析、硬度测试等方法,对某地铁钢轨轨腰位置发生开裂的原因进行了分析。结果表明:焊瘤表面质量差、焊缝中心存在网状铁素体以及基材非金属夹杂物含量超标等因素,导致钢轨在轨腰位置于外力作用下发生一次性脆性开裂。最后针对钢轨开裂原因提出了改进措施。     

基于声发射及小波奇异性的钢轨损伤检测

很多重大脱轨事件都与钢轨的损伤密切相关,因此,对在役钢轨进行定期损伤检测显得尤为重要。研究首先运用声发射原理,通过对在役钢轨损伤前后监测系统所采集的数据信号进行时域及频域的分析,根据有损信号的能量谱特点,判断钢轨中损伤的存在。其次,运用小波奇异性检测原理探讨研究了定位损伤。通过分析各种连续小波变换算法的结果,得出à Trous算法在奇异性检测中能够较准确判断出奇异点位置。因此,结合声发射原理和小波处理的方法的无损监测可应用于在役钢轨的损伤检测和定位,对铁路钢轨损伤进行检测和预报。     

基于轨检车振动问题的钢轨轮廓匹配方法研究

轨检车在进行检测过程中由于轨道不平顺引起的上下振动、左右摆动、倾斜等平面内三自由度随机振动,导致被检测钢轨轮廓图形与标准轮廓图形发生错位,无法进行钢轨轮廓高精度匹配,很难为钢轨磨损修复制定科学合理的策略。利用不共线的三点确定一平面原理,提出一种基于轨检车振动问题的钢轨轮廓匹配方法,对检测钢轨轮廓的位置信息进行先旋转再平移的坐标变换,彻底解决了轨检车在进行检测过程中由于轨道不平顺引起的振动问题,实现了钢轨轮廓的高精度匹配。该方法已经运用在轨道检测小车上,试验证明其匹配精度能达到微米级。     

利用临界折射纵波检测钢轨应力

重点叙述了利用临界折射纵波(critically refracted longitudinal wave(LCR波)来检测钢轨应力的实验办法。该方法如果用于实际测量，可以提高钢轨检测的工作效率，节约存铁路维护上的开支，加速实现铁路的高效运营。文中详细介绍了整套实验系统以及实验数据采集．并根据应力与声速的线性关系进行分析，其实验误差小于5％。该结果证明了超声波测量钢轨应力的可行性。     

重载铁路钢轨磨耗分布发展计算模型及影响因素研究

建立了钢轨磨耗数值计算模型,可实现磨耗具体分布及发展的定量预测分析。对货车轴重、速度及材料硬度对钢轨磨耗分布发展的影响进行了系统研究,弥补了既有研究多采用定性指标、无法定量分析对磨耗分布发展的影响的不足。主要结论:(1)轴重影响:直线运行时,随轴重的增加钢轨磨耗均呈马鞍状分布且马鞍状特征愈发显著,波峰磨耗深度逐渐增大而波谷磨耗深度逐渐减小,磨耗量总体呈增大趋势。曲线运行时两轨磨耗分布差异较大,随轴重的增加钢轨磨耗分布特征保持一致,幅值呈增大趋势。(2)速度影响:直线运行时,随车速的提高钢轨磨耗向轨头内侧扩展加宽,分布区域磨耗深度均呈增大趋势。曲线运行时,随车速的提高外轨轨肩磨耗幅值先减小后增大而轨顶磨耗变化较小,内轨磨耗明显下降。相对轴重而言车速对磨耗的影响更显著,从减磨角度同等条件下宜优先发展大轴重货车来实现扩能增效,并尽量减少重车方向大幅提速。(3)材料硬度影响:增大轮轨硬度对磨耗分布区域和形状影响不明显,但可显著降低磨耗幅值和磨耗量。但硬度过高易加速疲劳伤损,不一定能延长使用寿命。     

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。     

焊接长钢轨焊缝性能的磁弹测试

实验发现,铁磁材料被交变磁场局部磁化以后,材料内部的磁畴发生不可逆运动和跳跃式位移,释放出的磁弹噪声,强烈地依赖于材料的弹性形变、表面热处理状态、组织结构等.采用该信号依赖于材料特征的这项技术检测了哈尔滨铁路局焊轨厂生产的60 ks/m U74无缝钢轨的表面硬度,并与布氏硬度法检测取得了一致结果.为该项磁法无损检测技术开拓了应用前景.     

稀土微合金钢轨淬火工艺性能研究

通过对稀土微合金钢轨中频感应加热,喷风冷却淬火工艺试验及淬火 后钢轨各项性能的试验研究。结果表明,稀土微合金钢轨经热处理后,硬度分布均匀,综合机械性能比未处理钢轨有明显提高,达到甚至超过进口淬火钢轨性能指标。现场铺设使用表明,喷风冷却淬火钢轨比未处理网轨的使用寿命提高一倍以上,满足了线路铺设使用要求。     

自回火对重轨钢疲劳裂纹扩展行为的影响

针对重轨钢在线淬火后自回火造成的抗疲劳裂纹扩展能力降低的问题,在淬火冷速分别为3℃/s、5℃/s、8℃/s,终冷温度为450℃条件下,研究了自回火对重轨钢疲劳裂纹扩展行为的影响,测算了疲劳裂纹扩展速率的Paris公式,采用扫描电镜及硬度计分别对自回火后钢轨的疲劳断口进行观察及硬度测试.结果表明:经过自回火后,钢轨的疲劳裂纹扩展速率增快、硬度降低,且自回火之前钢轨的淬火冷速越大,自回火后其硬度降低越显著,硬度的降低增加了裂纹扩展的可能性;自回火后钢轨在Ⅰ区的疲劳裂纹扩展速率远大于直接淬火试样,使钢轨疲劳裂纹扩展的整体进程缩短,这是疲劳裂纹扩展速率增快的重要原因.不同淬火冷速后的自回火试样在应力强度因子范围 ΔK(ΔK=Kmax-Kmin)为10 MPa·m1/2时,断口的疲劳辉纹、解理面和二次裂纹较少,河流花样数量较多、面积小、沟壑浅,而在ΔK=13.5 MPa·m1/2时,断口的疲劳辉纹间距增大,解理面和二次裂纹较多,河流花样数量增多、面积增大,疲劳裂纹扩展速率da/dN较快.