PD3和U71Mn钢轨钢疲劳裂纹扩展速率研究

利用MTS试验机, 在常温下对两种钢轨PD3和U71Mn进行疲劳裂纹扩展速率试验研究,根据Paris公式确定两种钢轨的疲劳裂纹扩展速率,利用极大似然估计法计算带有一个随机变量描述的疲劳裂纹扩展速率的概率方程.结果表明,裂纹扩展速率曲线符合一般疲劳裂纹扩展规律;PD3的强度性能优于U71Mn,但U71Mn表现出更好的抗疲劳裂纹扩展性能,扩展速率低于PD3钢轨;疲劳裂纹扩展速率的不确定性方程与试验结果相符.     

PD3和U71Mn钢轨钢的弯-弯疲劳裂纹扩展特性

在NENE-2型微动疲劳试验机上对弯-弯条件下PD3、U71Mn钢的疲劳裂纹扩展特性进行了研究。结果表明:相同弯-弯条件下,U71Mn钢中的疲劳裂纹较PD3钢中的短,因而具有较好的抗疲劳性能;其原因在于U71Mn钢的塑性较PD3钢的好,使得裂纹尖端钝化,同时其细小的珠光体具有更多的晶界,从而为能量的耗散提供了更多的途径,最终使得裂纹在U71Mn钢中较在PD3钢中不容易扩展。     

PD3与U71Mn钢轨疲劳裂纹扩展特性研究

针对广深线铺设使用中已出现斜线状裂纹的PD3和U71Mn两种钢轨试样进行了成分、机械性能与微观形貌分析。结果表明：PD3钢轨的强度性能优于U71Mn钢轨的强度性能;U71Mn钢轨裂纹扩展角度比PD3钢轨的裂纹扩展角度要小;U71Mn钢轨在疲劳裂纹扩展中以沿晶和穿晶混合型扩展为主;而PD3钢轨试样的疲劳裂纹扩展主要以穿晶为主,裂纹更容易扩展,扩展速率更大。综合分析表明,U71Mn钢轨更适合于高速铁路铺设使用。     

PD3与U71Mn钢轨疲劳裂纹扩展特性研究

针对广深线铺设使用中已出现斜线状裂纹的PD3和U71Mn两种钢轨试样进行了成分、机械性能与微观形貌分析。结果表明：PD3钢轨的强度性能优于U71Mn钢轨的强度性能;U71Mn钢轨裂纹扩展角度比PD3钢轨的裂纹扩展角度要小;U71Mn钢轨在疲劳裂纹扩展中以沿晶和穿晶混合型扩展为主;而PD3钢轨试样的疲劳裂纹扩展主要以穿晶为主,裂纹更容易扩展,扩展速率更大。综合分析表明,U71Mn钢轨更适合于高速铁路铺设使用。     

4种成分车轮钢与U71Mn钢轨钢间的磨损行为

在轮轨磨损试验机上研究了热轧U71Mn钢轨钢和4种成分车轮钢间的摩擦磨损行为,分析了车轮钢化学成分、硬度对磨损行为及磨损机制的影响。结果表明:随着碳元素含量的提高,车轮钢显微组织中先共析铁素体含量显著减少,珠光体晶粒尺寸增大,珠光体中的渗碳体片层变厚,车轮钢的硬度也逐渐增大;随着车轮钢硬度的增大,车轮钢磨损量减少,其主要磨损机制由磨粒磨损和浅层剥层磨损向深层剥层磨损转变,钢轨钢磨损量增加,其主要磨损机制为浅层剥层磨损。     

热处理U71Mn钢轨钢的棘轮行为及其本构模型

通过单轴拉伸试验、对称应变循环疲劳试验和非对称应力循环疲劳试验,研究了热处理U71Mn钢轨钢的循环特征和棘轮行为;基于试验结果,对Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型进行修正,并将模拟结果与试验结果进行对比。结果表明:试验钢表现出初始循环软化特性;在非对称应力循环载荷下,试验钢产生了明显的棘轮行为,棘轮应变随应力幅、平均应力和峰值应力的增加而增加,棘轮应变率随峰值应力的增加而增加,当峰值应力不超过950MPa时,棘轮应变率随循环周次的增加快速减小至稳定值,当峰值应力超过950MPa时,棘轮应变率先减小后增大;大多数工况下采用所建立的修正Abdel-Karim-Ohno循环塑性本构模型得到的棘轮应变与试验值的平均相对误差约为9.8%,说明该模型能够较好地预测热处理U71Mn钢轨钢在应力循环工况下的棘轮行为。     

U71Mn钢轨气压焊接头的损伤行为

采用硬度计、轮廓仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等对服役后的U71Mn钢轨气压焊接头的硬度、裂纹形貌及显微组织进行测试与观察,分析接头不同区域的损伤行为.结果表明:焊接接头两侧距接头中心30～50 mm处存在低凹区域,其位置与软化区位置吻合;轮轨接触使接头硬度提高,但是软化区的硬度始终低于母材;根据珠光体形态,接头从中心...     

16Mn钢焊接件疲劳裂纹扩展特性研究

本文研究了16Mn 钢焊接接头疲劳裂纹扩展特性。结果表明:影响焊接接头裂纹扩展速率的因素是焊接接头的残余应力和金相显微组织。当应力比 R<0.6时,残余应力是影响焊接接头疲劳裂纹扩展速率的主要因素,显徽组织次之;当应力比达到0.6时,残余应力影响减弱。根据实验结果提出了焊接接头疲劳裂纹扩展速率的预测模型,与实测结果相近,具有一定的实用价值。     

l6Mn钢焊接接头疲劳裂纹的扩展

用金相分析、电镜观察和断裂力学分析方法,对16Mn钢常用的两种焊接工艺即CO_2气体保护焊和手工电弧焊的焊接接头(包括焊缝区和热影响区)、疲劳裂纹的扩展规律进行了初步探讨。测定了两种焊接工艺在两种应力比时,焊接接头中疲劳裂纹的扩展速率。并确定了Paris公式中的c、n数值。观察了疲劳裂纹的萌生和扩展的全过程。     

不同应力比下U75V轨道钢疲劳裂纹扩展行为研究

对高速铁路常用轨道钢U75V进行了不同应力比下的疲劳裂纹扩展门槛值测试和疲劳裂纹扩展试验。试验结果表明,应力比对U75V轨道钢的裂纹扩展行为有着显著影响。利用分级降载法测得的疲劳裂纹扩展门槛值随应力比的增大而减小,裂纹扩展速率随应力比的增大而增大。对裂纹断口微观形貌进行了细致观察分析,发现整个疲劳断口分布有凸条纹棱线。疲劳门槛值附近出现沿晶体学平面的穿晶小刻面;低扩展速率区凸条纹棱线平行排列,棱线方向与珠光体片层方向一致;高扩展速率区的棱线出现弯曲及碎裂,同时伴有解理断面及二次裂纹。     

16Mn钢焊接件疲劳裂纹扩展的微观特征研究

研究了在循环载荷作用下,16Mn钢焊接件疲劳裂纹的扩展情况.通过光学显微镜观察了裂纹扩展的微观特征,发现了裂纹在焊接结构不同部位的扩展路径方式并分析了显微组织对裂纹扩展的影响.裂纹在母材处为穿晶扩展,在热影响区和焊缝金属中的扩展为穿晶和沿晶混合型.     

广深线PD3与U71Mn钢轨斜裂纹形成特性分析

随着高速铁路的发展,钢轨斜裂纹已成为危及铁路运输安全的重要因素之一。观察发现广深线准高速铁路上的钢轨斜裂纹沿钢轨作用边,呈45°角,其扩展可导致钢轨发生横向断裂。针对广深线铺设的PD3与U71Mn2种已出现斜裂纹的钢轨试样进行了成分、机械性能和硬度分析。结果表明:由于轮轨间摩擦力的反复作用,导致疲劳微裂纹的萌生与扩展,裂纹在钢轨表面与行车方向成一定夹角,沿着钢轨塑性流变方向在钢轨内部朝斜向下的方向扩展;PD3钢轨的强度性能优于U71Mn钢轨,但U71Mn钢轨更适合于高速铁路铺设使用。     

U71Mn材质龙门吊轨道裂纹的成因与安装工艺的改进

本文介绍了货轮左右舷侧龙门吊轨道角焊缝连接处出现大量裂纹,从U71Mn材质轨道钢的焊接性能入手,对其化学成分及机械性能进行了分析,提出了甲板轨道安装的改进方案,即采用两边加夹板的形式固定轨道的横向移动,供同行参考。     

U71Mn 起重机轨道焊接工艺

由于起重机轨道通常采用高碳中锰的U71Mn钢轧制而成,焊接性能较差,焊缝中容易产生裂纹、夹渣等缺陷;同时由于轨道截面的特殊性,轨道焊接易产生挠曲变形。文章进行了U71Mn钢的焊接性能分析,分析了轨道焊接常见问题和产生原因,提出了控制措施,并详细介绍了U71Mn钢轨道焊接的施工工艺,对同类钢轨焊接具有借鉴意义。     

U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件温度场的有限元模拟

采用抽取中间截面网格拉伸的建模方法,同时根据前后节点的位置对应关系加载温度数据,对U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件的温度场进行了三维热力耦合有限元模拟;另外,利用红外线测温仪对不同阶段轧件表层的温度进行在线测量,并与模拟结果进行对比。结果表明:形状不规则的重轨截面使得其横截面在轧制过程中的温度分布十分复杂;随着轧制的进行,轧件表面尤其是圆角处温度下降剧烈,心部温度先升高后下降,最终在轨底和轨头的心部形成两个高温区;温度的测量结果与模拟结果比较吻合,验证了有限元模型的有效性。     

借助梯度涂层进行ZGMn13钢与U71Mn钢的焊接性研究

介绍了在ZGMn13钢和U71Mn钢表面进行等离子弧堆焊获得梯度过渡层后,利用闪光焊方法将两者对焊。ZGMn13钢热影响区碳化物的析出和热裂纹的形成受到抑制,U71Mn钢热影响区内无马氏体出现,焊接接头的各项力学性能优异。表明,利用等离子弧堆焊结合闪光对焊工艺方法是实现ZGMn13钢辙叉和U71Mn钢钢轨焊接的有效方法。     

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验,得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等,再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究,得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*的关系,将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较,评估NSW模型的预测效果,计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明,蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^*之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能,NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近,材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。     

U76NbRE钢轨钢疲劳裂纹扩展速率的试验分析

应用MTS试验机进行U76NbRE钢轨钢裂纹扩展速率试验,利用静态模型和Paris公式分析U76NbRE钢轨钢裂纹扩展速率试验数据.结果表明,可以利用静态模型获得的疲劳裂纹扩展速率公式计算指定应力强度因子幅下的裂纹扩展速率.     

U71Mn钢轨振动疲劳寿命研究

随着中国铁路的快速发展,钢轨的服役寿命对于降低铁路运行成本、提升运营安全显得日益重要。以高速铁路常用的U71Mn钢轨材料为对象,研究其存在疲劳裂纹时不同初始应力强度因子条件下的振动疲劳寿命并分析其破坏机理。结果表明：不同初始应力强度因子对于U71Mn钢轨的振动疲劳寿命影响较大;振动疲劳裂纹在U71Mn钢轨当中的扩展机理与静态疲劳也有所区别。在疲劳瞬断区,振动疲劳断口河流花样更密集,韧窝更大更深;在疲劳裂纹扩展区,初始应力强度因子较大时低周疲劳损伤机制占主导,初始应力强度因子较小时则高周疲劳损伤机制占主导。