目的研究原始組織對D2車輪鋼滾動磨損性能的影響,探索車輪耐磨性（多邊化）的科學(xué)控制,為軌道交通關(guān)鍵材料設(shè)計和傷損控制提供理論和試驗依據(jù)。方法使用GPM-30摩擦磨損試驗機(jī)對原始組織分別為片狀珠光體+先共析鐵素體（P+F）和回火索氏體（TS）的D2車輪鋼試樣進(jìn)行干摩擦風(fēng)冷滾動磨損試驗。通過測量磨損量、觀察宏觀磨損形貌和測量維氏硬度對磨損性能進(jìn)行評價,通過掃描電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡對磨損形貌、截面組織進(jìn)行觀察分析。結(jié)果 TS試樣更容易形成多邊化現(xiàn)象,多邊化現(xiàn)象的產(chǎn)生會加速試樣的磨損。TS試樣的磨損量以及磨損速率均高于P+F試樣。運行2×10⁵轉(zhuǎn)后,P+F試樣以及TS試樣的表面磨損機(jī)制均以粘著磨損和氧化磨損為主,TS試樣表面的剝落坑較多且深,粘著磨損程度更嚴(yán)重,粗糙程度更高。TS試樣原始硬度較高,硬化幅度較低,約78%。P+F試樣雖然原始硬度較低,但其硬化幅度可達(dá)95%,磨損后硬度更高,硬化層更厚。結(jié)論 TS試樣內(nèi)以鐵素體變形細(xì)化的硬化效果為主,P+F試樣內(nèi)產(chǎn)生鐵素體細(xì)化和滲碳體變形共同硬化的效果。在干摩擦滾動磨損條件下,原始組織為P+F的試樣在磨損過程中硬化效果更突出... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2019年11期 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

原始組織OMFig.1OMpicturesoforiginalmicrostructures使用GPM-30試驗機(jī)進(jìn)行磨損試驗，試驗采用雙輪對滾接觸方式進(jìn)行，試樣的主要尺寸和裝配如圖2

第48卷第11期馬林等：D2車輪鋼原始組織對滾動磨損性能的影響·277·圖2試樣尺寸以及裝配圖Fig.2Specimendimensionandassemblydrawing磨損試驗后對主試樣進(jìn)行酒精清洗，干燥，使用精度為0.01g的AX523ZH/E型精密電子天平對試樣進(jìn)行稱量，統(tǒng)計磨損量的變化。同一參數(shù)進(jìn)行3組實驗，繪制磨損量變化圖。使用USB數(shù)碼電子顯微鏡以及掃描電鏡對磨損后的主試樣表面磨損形貌進(jìn)行觀察。使用LeicaDMi8A倒置金相顯微鏡以及SUPRA55型場發(fā)射掃描電鏡觀察主試樣的截面組織。使用4%硝酸酒精對用于OM觀察的試樣截面進(jìn)行腐蝕處理，采用硅溶膠機(jī)械化學(xué)聯(lián)合拋光腐蝕[12]制得用于SEM觀察的試樣。使用FM-700型硬度儀對截面以及表面進(jìn)行硬度測量，得到試樣從表面至心部的硬度趨勢。測試前對截面進(jìn)行打磨拋光處理，測試載荷為25g，保荷時間為15s。根據(jù)GB/T4340.1—2009中的規(guī)定，任一壓痕中心到試樣邊緣距離，對于鋼、銅及銅合金，至少應(yīng)為壓痕對角線長度的2.5倍。對于本試驗中的兩種試樣，其壓痕對角線長度大約為10μm，因此距離表面最近的壓痕應(yīng)保證其距表面距離至少為25μm。為了精確測量最表層塑性變形層的硬度，采用圖3方法進(jìn)行取樣，對所取試樣的30、40、50μm處的硬度進(jìn)行測量，利用角度換算得圖3硬度測試Fig.3Hardnesstests出距表面的垂直距離分別為10.2、13.6、17.5μm。2結(jié)果及討論2.1宏觀表面磨損形貌兩種試樣以1×105r為間隔，運行7×105r，分段觀察得到的宏觀表面磨損形貌如圖4所示。運行2×105r時，兩種試樣的磨損表面均較均勻一致。3×105r時，TS試樣磨損表面已有多邊化的趨勢，而P+F試樣的磨損表面在4×105r時才出現(xiàn)輕微的多邊化現(xiàn)象。上述多邊化現(xiàn)象指的是鐵路車輪表面因車輪的偏心運動

察的試樣截面進(jìn)行腐蝕處理，采用硅溶膠機(jī)械化學(xué)聯(lián)合拋光腐蝕[12]制得用于SEM觀察的試樣。使用FM-700型硬度儀對截面以及表面進(jìn)行硬度測量，得到試樣從表面至心部的硬度趨勢。測試前對截面進(jìn)行打磨拋光處理，測試載荷為25g，保荷時間為15s。根據(jù)GB/T4340.1—2009中的規(guī)定，任一壓痕中心到試樣邊緣距離，對于鋼、銅及銅合金，至少應(yīng)為壓痕對角線長度的2.5倍。對于本試驗中的兩種試樣，其壓痕對角線長度大約為10μm，因此距離表面最近的壓痕應(yīng)保證其距表面距離至少為25μm。為了精確測量最表層塑性變形層的硬度，采用圖3方法進(jìn)行取樣，對所取試樣的30、40、50μm處的硬度進(jìn)行測量，利用角度換算得圖3硬度測試Fig.3Hardnesstests出距表面的垂直距離分別為10.2、13.6、17.5μm。2結(jié)果及討論2.1宏觀表面磨損形貌兩種試樣以1×105r為間隔，運行7×105r，分段觀察得到的宏觀表面磨損形貌如圖4所示。運行2×105r時，兩種試樣的磨損表面均較均勻一致。3×105r時，TS試樣磨損表面已有多邊化的趨勢，而P+F試樣的磨損表面在4×105r時才出現(xiàn)輕微的多邊化現(xiàn)象。上述多邊化現(xiàn)象指的是鐵路車輪表面因車輪的偏心運動和車輪轉(zhuǎn)動慣量引起的表面形貌由圓形向非圓形轉(zhuǎn)變的一種磨損形式，往往是在車輪和軌道之間產(chǎn)生垂直/水平振動的條件下形成的[13]。5×105r時，TS試樣磨損表面多邊化現(xiàn)象已經(jīng)形成，而P+F試樣于6×105r才完全形成。對P+F試樣磨損5×105r時的磨損表面進(jìn)行放大觀察（見圖5），可發(fā)現(xiàn)形成多邊化圖4宏觀表面磨損形貌Fig.4Wearmorphologiesofmacrosurface:a)P+Fspecimens;b)TSspecimens圖5P+F試樣磨損5×105r時的宏觀表面磨損形貌Fig.5Wearmorphologyofmacrosurfaceo

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]機(jī)車車輪復(fù)合超聲滾壓表面強(qiáng)化工藝研究[J]. 楊興寬,劉穎鑫,武小鵬,王冬冬,申灝.  鐵道技術(shù)監(jiān)督. 2018(08)
[2]金屬材料的硬度與磨損[J]. 陳冠國.  唐山工程技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 1990(03)



本文編號：2924475