辙叉用新型贝氏体钢的冲击韧性与滚动接触疲劳特性研究

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作为新一代耐磨材料的贝氏体钢因具有高强韧性、焊接性好、生产工艺简单以及生产成本低廉等优点而受到世界各国研究人员的高度重视。尤其在铁路辙叉的应用上,贝氏体钢材料正被用于代替传统的高锰钢材料以满足铁路运输向高速、重载的目标发展的需要。辙叉的工作环境恶劣,其不断受到来自车轮的强烈冲击,接触疲劳损伤是其最主要的失效形式。因此,为了保证铁路运输的安全,提高铁路运输效率,有必要对辙叉材料的综合性能进行研究。西华大学研制的 Si-Mn-Cr系新型贝氏体钢辙叉材料已经在一些铁路线路上得到应用,本文对其冲击韧性和滚动接触疲劳特性进行研究,以进一步掌握该钢种的性能特点以及失效机理。
　　首先结合热模拟技术对新型贝氏体钢经不同冷速的热模拟得到的试样进行冲击试验,再分别对非真空电弧炉以及电渣重熔冶炼的试样进行滚动接触疲劳试验。通过金相显微镜、扫描电镜、XRD分析仪以及硬度测试仪等设备,对试样的组织形貌、物相组成、冲击断口形貌、疲劳剥落坑特点、疲劳裂纹以及硬度等方面进行了分析。实验结果表明,随着冷速由36℃/min下降到1℃/min,将依次获得针状贝氏体、板条贝氏体以及粒状贝氏体,且它们都属于无碳化物贝氏体,其中在2℃/min的冷速下获得的粒状贝氏体组织具有最优的冲击韧性;新型贝氏体钢的断裂形式既有韧窝断裂,又有准解理断裂,其硬度在44.2~50.5HRC之间;新型贝氏体钢的滚动接触疲劳寿命随着接触应力的增加而降低,且电渣重熔冶炼的试样寿命要明显高于非真空电弧炉冶炼的试样寿命;相对于纯滚动条件,在10％滑差率的条件下试样滚动接触疲劳寿命明显降低;通过测定试样接触层的显微硬度,发现试样接触层有明显的加工硬化现象,硬化层深度在0.6~0.7mm左右;新型贝氏体钢材料的主要疲劳失效形式为麻点剥落,裂纹则主要从表面萌生。

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作者
何雷;
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作者单位

西华大学;

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授予单位西华大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名栾道成;
年度 2014
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类结构钢;钢的组织与性能;
关键词
贝氏体钢; 辙叉材料; 冲击韧性; 滚动接触; 疲劳特性;

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