【摘要】： 本文的研究目的是為了解決鐵路上廣泛使用的貝氏體鋼轍叉的提前失效問題以及其失效機(jī)制,從而提高貝氏體鋼轍叉的使用壽命以及鐵路系統(tǒng)運行安全性,為鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)依據(jù)。 本文以鐵路上廣泛使用的含Mo貝氏體鋼轍叉以及我們研發(fā)的含W貝氏體鋼轍叉為研究對象,通過電解充氫,使試驗用鋼中含有不同的氫含量,通過慢應(yīng)變速率拉伸試驗方法,研究了這兩種貝氏體鋼的氫脆敏感性,從而求出這兩種鋼無氫脆的臨界氫含量,并運用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)等方法研究了這兩種鋼氫脆敏感性不同的原因。此外,運用納米壓痕及劃痕以及穆斯堡爾譜等試驗方法,研究了貝氏體鋼轍叉提前失效的形式以及原因,并對其失效機(jī)理進(jìn)行了探討。 研究結(jié)果表明:這兩種鋼都是對氫敏感的鋼種,而且含Mo鋼的氫脆敏感性比含W鋼的高;含Mo鋼的無氫脆臨界氫含量為0.6 ppm,而含W鋼為0.7 ppm;貝氏體鋼轍叉失效形式是磨損、脆性裂紋及疲勞剝落;失效轍叉表面裂紋是接觸疲勞所致,而次表面裂紋是接觸疲勞和氫共同作用的結(jié)果,裂紋沿變形組織擴(kuò)展。貝氏體鋼轍叉在服役過程中表面形成非晶,亞表面形成納米晶。亞表面納米晶層的納米硬度和摩擦系數(shù)高于基體,而彈性模量則低于基體,從而提高轍叉的耐磨性能。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TG142.15
【圖文】：

無碳化物貝氏體鋼所具有的優(yōu)良的強韌性能與其成份和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。含硅貝氏體鋼奧氏體化后自高溫空冷時，在奧氏體晶粒內(nèi)先析出一定量的無碳化物貝氏體，該貝氏體分割原有奧氏體從而使組織得到細(xì)化；另外，由于添加了適量非碳化物形成元素硅，可在貝氏體相變時阻止碳化物的析出，也可以在回火時阻止碳化物的析出，使貝氏體周圍的奧氏體成為富碳奧氏體，并使之穩(wěn)定的保留到室溫，形成了一定厚度的殘余奧氏體膜[48]。殘余奧氏體膜不僅可以消除組織中碳化物的危害，還可以細(xì)化組織，穩(wěn)定的殘余奧氏體可以增加鋼的強韌性[49]。此外，Si 的加入，也使鋼的第一類回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍升高,改善貝氏體鋼抗延遲斷裂性能和疲勞性能[48,50,51]。含 W 鋼和含 Mo 鋼的未充氫得金相組織如圖 3-12 所示。由圖可見，含 W 鋼比含 Mo 鋼的組織要細(xì)小得多。ba

表明是韌性斷裂；而氫含量為 2.3 ppm 的試樣的斷口都為理形貌，有少量的撕裂棱，并伴有沿晶特征，此外還有許多的二次裂次裂紋則沿著晶界擴(kuò)展，另外，由宏觀斷口觀察可知，當(dāng)氫含量大于m 時，已經(jīng)沒有明顯的杯狀纖維區(qū)，也無頸縮現(xiàn)象，表現(xiàn)為脆性斷裂且斷裂面與拉應(yīng)力方向成 45°角，可見，充氫后，當(dāng)氫含量達(dá)到一定程，氫的存在降低了剪切力，從而使試樣沿著剪切面斷裂。ba

TEM分析

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張朋;合金鋼表面納米貝氏體化的組織和性能研究[D];燕山大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 但銳;氫與殘余奧氏體對貝氏體鋼磨損和滾動接觸疲勞行為的影響[D];燕山大學(xué);2012年

本文編號：2743860