在我國鐵路運(yùn)輸?shù)娘w速發(fā)展為社會帶來諸多便捷的同時(shí),對車輪和鋼軌性能的要求也在日益提高。尤其在重載運(yùn)輸環(huán)節(jié),隨著列車軸重的增加,重載車輪的摩擦磨損性能一直廣受關(guān)注。因此對車輪鋼的磨損性能以及在車輪運(yùn)行時(shí)其內(nèi)部的組織演變過程的研究具有重要意義。高碳珠光體鋼CL70以其高強(qiáng)度、高耐磨性等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于重載車輪鋼的材料選擇。但是在列車運(yùn)行時(shí)裂紋往往沿著珠光體片層展開,造成嚴(yán)重的后果。因此本文從材料內(nèi)部的碳化物形態(tài)與其磨損性能的關(guān)系入手,對CL70重載車輪鋼進(jìn)行球化退火以獲得球狀珠光體組織。將組織為片狀珠光體和球狀珠光體的CL70分別與U75V鋼軌鋼在GPM-40型滾動摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上以相同參數(shù)進(jìn)行干摩擦純滾動試驗(yàn)。使用稱重法測量磨損量;利用數(shù)碼顯微鏡、附帶電子背散射衍射附件的掃描電子顯微鏡對磨損后的試樣運(yùn)行表面形貌運(yùn)行以及材料內(nèi)部表層組織進(jìn)行觀察與分析;并用顯微硬度計(jì)對硬度變化情況進(jìn)行測量。結(jié)果表明,片狀珠光體組織的磨損性能遠(yuǎn)優(yōu)于球狀珠光體。具體體現(xiàn)在片狀珠光體具有更少的磨損量、更低且平穩(wěn)的磨損速率和摩擦系數(shù)、更低的表面粗糙度、以及更高的表面硬度和更顯著的表面硬化幅度。在3.0×105轉(zhuǎn)... 

【文章來源】：大連交通大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１ＣＬ７０鋼顯微組織??Ｆｉｇ．２．１?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｓｔｅｅｌ?ＣＬ７０??

?大連交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文???：Ｂ??圖２．２Ｕ７５Ｖ鋼顯微組織??Ｆｉｇ．２．２?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｓｔｅｅｌ?Ｕ７５Ｖ??２．２球化退火熱處理??利用ＨＭＦ１４００－３０箱式爐對部分ＣＬ７０鋼進(jìn)行球化退火熱處理，球化退火工藝流程??如圖２．３所示。采用的周期球化退火是在雙相區(qū)內(nèi)循環(huán)對ＣＬ７０鋼進(jìn)行等溫球化退火的??熱處理工藝，這種球化退火方式適合于ＣＬ７０鋼這類的高碳亞共析鋼，其特點(diǎn)是：??１、在奧氏體化保溫時(shí)間內(nèi)，鋼中碳化物溶解少，奧氏體分布不均，使得奧氏體出??現(xiàn)富碳區(qū)。而在之后的珠光體等溫轉(zhuǎn)變過程中，滲碳體的形核位置就在這些分布不均的??富碳區(qū)域內(nèi)，這部分滲碳體會直接成長為球狀。但仍有一部分滲碳體會不可避免成長為??片狀，成為片狀碳化物，其中尺寸較小的細(xì)片狀碳化物只能作為中間產(chǎn)物而存在，隨后??會溶解并附著到鄰近的球狀碳化物上。部分尺寸較大的片狀碳化物會在等溫過程中破??碎，碎片會圓化和粗化，逐漸成為穩(wěn)定的球狀碳化物。因此，在每次循環(huán)加熱階段里，??由于成分不均勻奧氏體的存在、未溶碳化物增多，使得滲碳體的球化加快了進(jìn)程，從而??球化退火效果更加理想。同時(shí)，比起達(dá)到相同球化效果的等溫球化退火工藝，這種退火??方式可顯著縮短工藝時(shí)間。??２、奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變期間的冷卻速度較快。冷卻速度決定了過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變??溫度Ｊｄ，轉(zhuǎn)變溫度隨冷卻速度加快而降低，導(dǎo)致碳原子及鐵原子的擴(kuò)散更加困難，碳??化物在球化時(shí)的臨界距離減小，這有利于在保溫或冷卻過程中獲得尺寸較為細(xì)小的碳化??物顆粒。??１２??

球化過程的效果，楊??洪波等人［８８］的研究表明．？當(dāng)循環(huán)球化退火處理為１－３個(gè)周期時(shí)，隨著周期數(shù)的增加，試??驗(yàn)鋼的球化效果以及綜合性能逐漸提升；而當(dāng)循環(huán)至第４個(gè)周期后，球化效果和綜合性??能反而有所下降。??Ｔｒｃ?“??６８５?——－／］－－－－Ａ?�。�?１＼?１＼?隨爐冷卻??／?ＩＩＩ?ＩＩ?ＩＩ?Ｉ?Ｉ?Ｉ??ｒ?！?！?！?！?！?！?！?！?！?！?＾??１０４?６０?１５?９０?１５?６０?１５?９０?１５?６０?ｔ／ｍｉｎ??圖２．３球化退火工藝??Ｆｉｇ．２．３?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｓｐｈｅｒｏｉｄｉｚｉｎｇ?Ａｎｎｅａｌｉｎｇ??如圖２．４（ａ）、（ｂ）所示分別為ＣＬ７０鋼經(jīng)球化退火后光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡下??的形貌。ＣＬ７０鋼經(jīng)球化退火處理后組織為碳化物直徑０．５－２?ｐｍ的球狀珠光體，并仍有??少量碳化物形狀不規(guī)則，均勻彌散的分布在鐵素體基體上。片狀珠光體組織經(jīng)過球化退??火處理之后，片狀滲碳體轉(zhuǎn)變成為球狀滲碳體，球狀滲碳體均勻彌散的分布在鐵素體基??體上，相互之間的距離遠(yuǎn)比片狀滲碳體大，原珠光體團(tuán)的尺寸和其內(nèi)部的取向無明顯改??變，大部分的碳化物處于鐵素體之間的晶界或亞晶界處并且在晶界處碳化物的長大程度??明顯大于晶內(nèi)碳化物，硬度為２００－２２０?ＨＢＷ。??本工作中僅對ＣＬ７０鋼主試樣進(jìn)行球化退火熱處理，無論是與片狀珠光體ＣＬ７０鋼??試樣或者是球狀珠光體ＣＬ７０鋼試樣配對的Ｕ７５Ｖ鋼陪試樣，都不做任何熱處理�！埃眨罚担�??Ｓａｍｐｌｅ?（Ｌａｍｅｌｌａｒ）’，表示與片狀珠光體ＣＬ７０鋼配對的Ｕ７５Ｖ鋼試樣，“Ｕ７５Ｖ?Ｓａｍｐｌｅ??（Ｓｐｈ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]輪軌滾動接觸疲勞與磨損耦合關(guān)系及預(yù)防措施研究[D]. 王文健.西南交通大學(xué) 2008

碩士論文
[1]U71Mn鋼軌鋼摩擦磨損過程中組織演變的研究[D]. 陳琳.大連交通大學(xué) 2017
[2]重載鋼軌鋼U75V干摩擦的組織與性能研究[D]. 李雙志.大連交通大學(xué) 2017
[3]高速車輪鋼ER8C摩擦磨損過程中組織演變的研究[D]. 于君怡.大連交通大學(xué) 2017
[4]D2車輪鋼接觸疲勞性能與組織演變的研究[D]. 王帥帥.大連交通大學(xué) 2017
[5]重載鋼軌鋼U75V在摩擦磨損時(shí)組織和性能變化[D]. 孟慶艷.大連交通大學(xué) 2016
[6]高碳納米珠光體鋼軌鋼組織與性能的研究[D]. 劉碩.燕山大學(xué) 2015
[7]U71Mn鋼軌與車輪材料匹配試驗(yàn)研究[D]. 張向龍.西南交通大學(xué) 2011
[8]車輪鋼滾動磨損特性研究[D]. 李自彬.西南交通大學(xué) 2010



本文編號：3572679