本文關(guān)鍵詞：CL60車輪運行失效后組織性能及噴丸強化研究

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【摘要】：鐵路在我國的運輸系統(tǒng)中起著不可替代的關(guān)鍵作用,其中車輪作為鐵路運輸系統(tǒng)中的重要組成部分,對于鐵路系統(tǒng)的正常運行有著重大的影響。隨著我國重載與高速鐵路的快速發(fā)展,車速的提高以及軸重的增大,都會導致車輪的服役環(huán)境逐步惡化,由于滾動接觸疲勞導致的表面剝離和磨損變得越來越嚴重,如何避免車輪的損傷以及提高車輪鋼的抗疲勞破壞能力已經(jīng)成為了困擾鐵路工作者的重要問題。本試驗將不同時間噴丸處理后的CL60鋼與實際運行致失效后的CL60車輪鋼表層變形區(qū)的組織和硬度進行對比研究,在對車輪用鋼噴丸強化處理的可行性進行探討的同時,研究實際失效車輪表面白層的組織結(jié)構(gòu)及形成機理。噴丸試驗采用直徑1mm的鋼丸以45m/s的速度進行不同時間的噴丸處理,分析其表面粗糙度、應(yīng)力、組織和硬度隨噴丸工藝的變化。試驗結(jié)果表明:失效后車輪表層均存在不同程度的損傷;其中損傷較輕的是踏面內(nèi)側(cè)區(qū),主要由塑性變形組織構(gòu)成,硬度大約為380HV,變形層厚度約為100μm;損傷較重的踏面中部區(qū)和輪緣區(qū)表層由不連續(xù)的白層和塑性變形區(qū)構(gòu)成,白層由馬氏體組織構(gòu)成,其硬度可以達到約900HV;白層區(qū)滲碳體片發(fā)生斷裂碎化并固溶到基體中,形成許多直徑約為50nm~200nm的細小晶粒,并在外加塑性變形的作用下,在晶粒表面形成滑移帶;經(jīng)過噴丸處理后試樣表面粗糙度均低于4.9μm,符合車輪服役規(guī)范;噴丸后試樣表層會產(chǎn)生厚度約為400μm的隨深度變化的殘余壓應(yīng)力,噴丸處理2min時最大應(yīng)力可達762MPa;硬度隨噴丸處理時間的增加而逐漸提高,噴丸30min后表層硬度約為375HV,噴丸360min后表層硬度最高,可達到約480HV,硬化層厚度在噴丸60min時達到飽和,約為130μm;噴丸處理后車輪鋼表層滲碳體變化形式與實際失效車輪塑性變形區(qū)的變化形式基本相同;鐵素體明顯細化,噴丸處理180min時表層部分鐵素體晶粒會細化至70nm。噴丸處理60min~180min可以在表層無損傷的情況下,有效提高硬度,為噴丸處理的最佳工藝;白層的形成機制為溫度和塑性變形的綜合作用機制;白層為馬氏體以及殘余奧氏體等組成的混合組織。
【關(guān)鍵詞】：CL60鋼 高能噴丸 白層 機制 硬度
【學位授予單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U270.33;TG668
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-25
• 1.1 前言10-11
• 1.2 常用車輪材料11-17
• 1.3 車輪的基本受力狀態(tài)17-18
• 1.4 車輪踏面的主要失效形態(tài)18-20
• 1.5 車輪踏面白層的研究20-23
• 1.5.1 白層研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5.2 白層的性能研究21-22
• 1.5.3 白層形成機制研究22-23
• 1.6 高能噴丸處理與踏面白層的關(guān)系23
• 1.7 本文研究的意義23-25
• 第二章 試驗材料與方法25-29
• 2.1 試驗材料25
• 2.2 試驗方法25-28
• 2.2.1 顯微組織觀察25
• 2.2.2 高能噴丸處理25-26
• 2.2.3 表面殘余應(yīng)力測量26
• 2.2.4 表面剝落以及粗糙度測量26-27
• 2.2.5 硬度的測試方法27
• 2.2.6 X-射線衍射分析27
• 2.2.7 透射電鏡觀察27-28
• 本章小結(jié)28-29
• 第三章 試驗結(jié)果和分析29-63
• 3.1 失效車輪分析29-40
• 3.1.1 表面形貌分析29-30
• 3.1.2 不同區(qū)域顯微組織分析30-38
• 3.1.3 不同區(qū)域顯微硬度分析38-40
• 3.2 高能噴丸處理試驗40-59
• 3.2.1 高能噴丸處理后粗糙度及剝落分析40-44
• 3.2.2 高能噴丸處理后殘余應(yīng)力分析44-45
• 3.2.3 高能噴丸處理后硬度分析45-46
• 3.2.4 高能噴丸處理后顯微組織分析46-54
• 3.2.5 X-射線衍射分析54-55
• 3.2.6 透射電鏡觀察及分析55-58
• 3.2.7 車輪鋼噴丸強化處理可行性分析58-59
• 3.3 車輪表面白層形成機理分析59-62
• 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻65-68
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文68-69
• 致謝69-70

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本文編號：851642