高速列车车轮用钢研究和应用的进展

介绍了欧洲和日本高速列车车轮用钢的研究与发展情况，综述了其研究成果。高速列车车轮用钢在含碳量0．5％并添加少量微合金元素时，具有良好的强度和韧性以及抗剥离性能。     

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。     

S含量对高速车轮钢性能和夹杂物的影响

 研究了S含量对高速车轮钢性能和夹杂物的影响。借助扫描电镜（SEM）对车轮钢中MnS,Al2O3等夹杂物进行了观察和统计分析,结果表明：随着S质量分数的增加（0.002%~0.014%）,车轮钢的强度基本保持同一水平但冲击韧性先增加后降低,在S质量分数为0.011%时韧性最优。其原因在于S含量的增加可以有效地促进塑性较好的MnS对硬性的Al2O3相的包裹,从而改善钢的韧性;但S含量过度增加则导致MnS量过多,反而对韧性不利。     

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。     

马钢车轮钢与国际车轮用钢标准的比较研究

1 前言 车轮轮箍是马钢最重要的标志产品。从1963年6月开始,伴随着我国铁路事业的发展,马钢共生产车轮轮箍专用钢472.33万t,轧制了数千万车轮轮箍,日夜不停地在65000 km铁道线上运转。 80年代末、90年代初,我国车轮钢生产采用1988年1月颁布的《铁路用辗钢整体车轮》(GB8601—88)标准,该标准参考的是前苏联ГOCT791—81标准。在生产检验中,钢种的理化性能均达到标准的要求,满足了当时列车运行速度的需要,但与国际先进的标准比较还有一定的差距。国际先进的车轮标     

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。     

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。     

高速列车车轮用R73圆坯冶炼工艺

介绍了高速车轮用R73圆坯的冶炼工艺及控制要点。     

碳含量对508-3钢组织和性能的影响

研究了碳含量对508-3钢大锻件组织与性能的影响.试验结果表明:在一定的热处理制度下,大锻件表面、1/4T、1/2T(T为最大截面处的厚度)处,碳的质量分数为0.19%时,回火后贝氏体铁素体板条较窄,析出的碳化物颗粒变细,分布均匀,强度、塑性均得到提高且有良好的低温韧性.     

二冷制度对高速列车车轮钢圆坯内部质量的影响

为优化高速车轮钢大圆坯的内部质量,比较了2种二冷制度下,铸坯二冷段的表面温度、凝固组织与宏观偏析的区别。结果表明：2种二冷制度下的铸坯在矫直段的表面温度均高于900℃,处于车轮钢高温塑性区,可避免产生矫直裂纹;铸坯的等轴晶率差别不大,在过热度小于55℃的条件下,均得到了较对称的凝固组织与良好的内部质量;区别在于,制度1...     

碳、钒含量对高钒高速钢组织和力学性能的影响

在ωv/ωc≈3与ωv≈10%的条件下,研究了钒、碳含量对高钒高速钢组织和力学性能的影响.结果表明：高钒高速钢的耐磨性决定于硬度与组织.硬度低于HRC 57时,耐磨性主要决定于硬度;硬度超过HRC 57之后,耐磨性主要决定于碳化钒的数量、形态、分布与基体组织.ωv=8.15%～10.20%、ωc=2.70%～3.15%时,经适当变质处理和热处理,可使团球状或团块状的碳化钒均匀分布在经1 050 ℃淬火,550 ℃回火的坚硬基体上,从而获得优良的耐磨性能.     

Effect of Rare Earth on Microstructures and Properties of High Speed Steel With High Carbon Content

The effects of rare earth （RE） on the microstructures and properties of high carbon high speed steel （HCHSS） were investigated. The results show that when suitable RE is added to the HCHSS, the effect of RE on the austenite and eutectic carbides is obvious. The austenite grain and coarse eutectic structure are refined, and flake carbides in the eutectic structures become short and fine. After heat treatment, most of the eutectic carbides are spheroidized and distributed in a uniform manner. The hardness and red hardness of modified HCHSS are slightly increased; impact toughness is greatly increased by 37.81% and reaches 10.17 J/cm^2. The mechanism by which RE improves the structures and properties of HCHSS is also analyzed.     

碳含量对高性能桥梁钢组织结构和性能的影响

研究了低碳和超低碳两种成分500 MPa级高性能桥梁钢的成分设计及组织控制对性能的影响.连续冷却的实验表明,在相同冷却速度下,碳的质量分数为0.08%的微合金钢比碳的质量分数为0.04%的微合金钢容易得到更多的板条贝氏体组织.碳的质量分数为0.04%的微合金钢在一定的冷却速度范围内(1～10℃/s)均可得到低碳贝氏体组织,因此有利于大厚度钢板内部的组织均匀性.实验轧制结果显示,两种成分钢的屈服强度均能达到500 MPa,并且具有良好的伸长率和低温冲击韧性.20 mm厚钢板的断面组织均匀,为以粒状贝氏体和针状铁素体为主的低碳贝氏体组织.     

Effect of RE－Al－N on Structures and Properties of M2 Cast High Speed Steel

M 2highspeedsteel (M 2steel)isamaterialwidelyusedintoolsanddies[1,2 ] .M 2steelischarac terizedbyalongsolidificationrangeandcomplexeu tecticreactions ,whichresultsinsegregationofalloy ingelementsandformationofseveraldifferenttypesofcarbidesduringsolidification[3,4 ] .Forconventionallyprocessedhigh speedsteels ,itisinevitablethatacoarsecarbidenetworkwillbeformedduringsolidifi cation .Coarseprimarycarbidestendtoresultinun evencarbidebandsdistributionafterasubstantialamountofhotprocessing[5] .Ma…     

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。     

RE-Mg-Ti复合变质高碳高速钢轧辊的组织和性能

研究了RE—Mg—Ti复合变质对高碳高速钢组织和性能的影响。结果表明，复合变质能细化高速钢基体，并且使共晶碳化物由层片状变成球状。变质处理后，高碳高速钢的硬度、红硬性和强度变化不大，断裂韧性和疲劳裂纹扩展门槛值有所提高，冲击韧性提高一倍以上，抗热疲劳性能和高温耐磨性也明显改善。     

碳、硅、锰含量对低碳冷拔拉丝钢力学性能的影响

在多年生产冷拔拉丝钢Q195的基础上，成功地开发了低碳冷拔拉丝钢(HL钢)以代替Q195。与Q195相比，该钢伸长率δ10。增加了7．2％，抗拉强度降低了70MPa。介绍了HL钢相关的生产工艺，探讨了钢中碳、硅含量对其力学性能的影响。     

稀土复合变质剂对高碳高速钢性能及组织的影响

通过扫描电镜,能谱分析仪和电子探针研究了稀土复合变质剂对离心铸造的高碳高速钢轧辊组织和力学性能的影响。研究结果表明：稀土复合变质剂能细化高碳高速钢轧辊组织,改善碳化物和夹杂物的形态和分布,变质后高碳高速钢辊环在硬度不变的情况下,冲击韧性提高了73．6％。     

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.     

磁场对离心铸造高碳高速钢组织和性能的影响

 用自制的电磁离心铸造机,在离心机转速为960r/min,磁场强度分别为005、010、015、020T的条件下,制备了高碳高速钢,试验研究了不同磁场强度下的高碳高速钢的铸态组织和热处理后的组织与性能。结果表明：随着磁场强度的增加,高碳高速钢的铸态组织中角状、点状碳化物的分布逐渐趋于均匀、弥散,共晶碳化物呈现出先减少、变短,后增加、变长的趋势;热处理后组织中的共晶碳化物变细、变短,且在磁场强度为015T的试样中硬度、冲击韧度和耐磨性能达到最佳。