發(fā)布時(shí)間：2020-12-21 05:55

　　輪軌磨損在鐵路運(yùn)輸中一直是關(guān)鍵的技術(shù)問題,它與鐵路運(yùn)輸中提高軸重及速度等一系列重大問題密切相關(guān)。激光淬火技術(shù)對(duì)提高材料表面硬度和增加耐磨性具有重要的作用,目前已運(yùn)用在鋼軌表面強(qiáng)化中。然而,淬火區(qū)表層至內(nèi)部基體的力學(xué)性能分布尚不清楚,淬硬層的鋼軌的耐磨損提升機(jī)理尚不明確。由于淬火斑尺寸小,無法開展宏觀的拉伸測試獲取基本力學(xué)性能參數(shù),需要通過納米壓入測試技術(shù)對(duì)淬硬層材料進(jìn)行壓入測試,通過反演分析獲取描述單調(diào)拉伸和循環(huán)變形的材料模型參數(shù),進(jìn)而建立激光選區(qū)淬火強(qiáng)化鋼軌的三維有限元模型,分析淬火斑對(duì)U71Mn鋼軌磨損性能的影響。研究成果對(duì)提高鋼軌服役壽命和降低鐵路運(yùn)營成本具有重要指導(dǎo)意義。本文的主要工作總結(jié)如下:1)對(duì)激光選區(qū)淬火U71Mn鋼軌母材和淬火斑材料分別進(jìn)行了金相組織分析,獲取了激光選區(qū)淬火對(duì)材料微結(jié)構(gòu)的影響,通過母材和淬火斑材料的單軸拉伸試驗(yàn),獲取了材料的基本力學(xué)性質(zhì),通過母材和淬火斑的納米壓痕試驗(yàn),獲取淬火前后彈性模量和硬度的差異。2)對(duì)納米壓痕獲取的載荷-位移曲線進(jìn)行反演分析,確定了淬火斑材料基于冪強(qiáng)化本構(gòu)模型的材料參數(shù),在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定了淬火斑材料的Chaboche模型參數(shù)... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

激光淬火道岔正在武漢鐵路局安裝[9]

圖 1-2 5 個(gè)不同激光淬火面積比淬火斑分布[9]職亞楠等[18]研究了 U74 鋼軌表面激光淬火工藝及其對(duì)表面耐磨性能的影響。淬硬層分為表面過熱區(qū)、均勻相變區(qū)和熱影響區(qū)。淬硬層深度約為 0.5-0.8m度可達(dá) 850-1000HV，淬硬層組織主要為馬氏體和少量奧氏體。還發(fā)現(xiàn)表面激

熱到相變點(diǎn)以上形成奧氏體，經(jīng)隨后材料的自身冷卻，形成細(xì)小馬氏體和其他組織的淬硬層，圖 2-1 所示是本次激光淬火 U71Mn 鋼軌試驗(yàn)樣本。圖2-1 激光淬火軌面U71Mn熱軋鋼軌鋼的原始組織主要為珠光體，化學(xué)成分如表2-1所示。為了研究淬硬層材料的性質(zhì)，需要對(duì)材料進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)試驗(yàn)，按照試驗(yàn)要求對(duì)鋼軌試驗(yàn)樣本使用線切割機(jī)進(jìn)行取樣，分別進(jìn)行了金相組織分析、單軸拉伸試驗(yàn)和納米壓痕試驗(yàn)。表2-1 U71Mn的化學(xué)成分（wt.%）材料 w(C) w(Si) w(Mn) w(P) w(S) w(V) w(Nb)U71Mn 0.65-0.76 0.15-0.35 1.10-1.40 0.03 0.03 0.03 0.012.2 金相組織分析2.2.1 母材金相組織金相組織分析試樣需要采用 4%（體積分?jǐn)?shù)）的硝酸酒精腐蝕表面后利用倒置式金相顯微鏡觀察材料的金相。為了研究激光淬火深度對(duì)材料性能的影響，本次試驗(yàn)的試樣分為沿著鋼軌表面的橫向切割試樣和沿著淬火深度方向切割的縱向切割試樣。圖 2-2 所示為激光淬火斑與母材交界處的金相呈現(xiàn)情況，其放大倍數(shù)為 50 倍，其中圖 2-2（a）為橫向切割，圖 2-2（b）為縱向切割

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋼軌表面寬帶激光淬火工藝及其疲勞磨損性能[J]. 楊志翔,王愛華,熊大輝,張琨,羅小華.  中國機(jī)械工程. 2019(03)
[2]基于納米壓痕試驗(yàn)的316L不銹鋼表面鈦、TiN薄膜結(jié)合性能的有限元模擬[J]. 張星,王鶴峰,袁國政,樹學(xué)峰.  機(jī)械工程材料. 2013(09)
[3]輪軌三維非線性靜態(tài)接觸應(yīng)力及其影響因素分析[J]. 許貴滿,吳亞平,段志東,王良壁.  蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[4]激光淬火對(duì)重載輪軌磨損與損傷性能的影響[J]. 王文健,劉吉華,郭俊,劉啟躍.  材料科學(xué)與工藝. 2012(06)
[5]重載鐵路鋼軌的傷損及預(yù)防對(duì)策研究[J]. 周清躍,張建峰,郭戰(zhàn)偉,習(xí)年生,高新平.  中國鐵道科學(xué). 2010(01)
[6]控制車輪與鋼軌間摩擦基本特性的評(píng)價(jià)[J]. 松本耕輔,張唯豪.  國外鐵道車輛. 2008(01)
[7]重載鐵路鋼軌傷損形成分析及對(duì)策[J]. 候玉碧.  鐵道建筑技術(shù). 2007(S2)
[8]高速與重載鐵路鋼軌損傷及預(yù)防技術(shù)差異研究[J]. 劉啟躍,王文健,周仲榮.  潤滑與密封. 2007(11)
[9]激光淬火技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 王從曾.  機(jī)械工人(熱加工). 2004(07)
[10]鐵路鋼軌損傷機(jī)理研究[J]. 劉啟躍,張波,周仲榮.  中國機(jī)械工程. 2002(18)

碩士論文
[1]基于ANSYS的高速列車輪軌接觸工況和材料參數(shù)研究[D]. 郭佳.華東交通大學(xué) 2017



本文編號(hào)：2929312