U75V钢轨钢耦合损伤循环塑性本构模型研究

针对我国重载铁路和地铁用钢在实际服役过程中的全寿命棘轮行为,开展U75V钢轨钢耦合损伤循环塑性本构模型研究。首先通过不同平均应力和不同应力幅值的循环实验,研究U75V钢轨钢在室温下的全寿命棘轮行为;然后基于损伤力学和循环塑性框架,采用损伤修正的Chaboche随动硬化模型,引入指数型损伤演化律,建立耦合损伤的循环塑性本构模型;最后针对材料的失效模式,建立基于损伤临界值的疲劳失效判据,预测失效寿命。研究结果表明,模拟循环稳定时的棘轮应变率误差小于22.0%,失效时的棘轮应变误差小于38.0%;预测U75V钢轨钢的低周疲劳寿命均在1.5倍误差带内。总的来说,该耦合损伤循环塑性本构模型能描述U75V钢轨钢在非对称单轴应力循环下的全寿命棘轮行为。

百米U75V钢轨在线热处理工艺优化

百米U75V钢轨是我国铁路建设的主型钢轨,在线热处理是其主要强韧化手段,纵向(长度方向)性能均匀性差和生产效率低是其热处理生产存在的主要问题。百米U75V钢轨的在线热处理过程分为2个冷却阶段,共包含4个冷却工艺参数:开淬温度(T_(i))、相变阶段冷却速度(V_(s))、相变冷却结束温度(T_(f))以及相变后冷却速度(V_(a))。通过热模拟试验研究了各参数对百米U75V钢轨组织和性能的影响。随着工艺参数的变化,珠光体片层间距(S)在100.7~209.1 nm范围内变化;T_(i)和V_(s)对S具有特别显著影响,T_(f)和V_(a)对S没有显著影响;T_(i)不一致是百米U75V钢轨纵向性能不均匀的主要原因之一。采用“先慢后快”的两段式冷却方案,即在轧后钢轨表面温度冷却至相变终冷温度(约500℃)之前,以接近但不超过珠光体转变临界冷却速率的速度进行冷却,之后提高冷却速度(不超过10℃/s),有利于同时提高生产效率和百米U75V钢轨纵向性能的均匀性。

U75V钢轨自然空冷过程的温度及固态相变特性

在线热处理是百米U75V钢轨的主要强韧化手段。热处理过程中会出现由于钢轨纵向(长度方向)不同位置进入热处理机组前所经历的自然空冷时间不同而导致纵向开淬温度不一致的问题。开淬温度是影响百米钢轨纵向性能均匀性的重要因素。研究了U75V钢轨轧后自然空冷过程的温度和固态相变特性。按目前生产流程,钢轨轧制和热处理工艺间的时间间隔应小于238 s。生产时采用对轧后钢轨的后端适当补热以及缩短轧制和热处理的时间间隔等方法来减小钢轨纵向开淬温差,有利于提高百米钢轨纵向性能均匀性。

即时／准即时u-v覆盖的光学综合孔径成像分析

介绍了即时/准即时u-v覆盖的光学综合孔径成像技术实时/准实时观测的优点,并以LBT为实例进行了成像分析.对LBT采用快速傅里叶变换、卷积与反卷积算法获得系统的点扩展函数(PSF)与光学传递函数(OTF);探讨了全局传递函数及其对成像效果的影响,说明了即时/准即时u-v覆盖成像特性;用实验仿真的方法验证了全局传递函数在满足准即时u-v覆盖成像的要求情况下能够对天体目标进行较好的图像恢复.

U71Mn和U75V钢轨钢疲劳短裂纹的扩展行为

在扫描电镜下对U71Mn和U75V钢轨钢的Ⅰ型低周疲劳加载和准静态加载下裂纹扩展的过程进行了观察。研究发现,从整体上看材料没有产生明显的宏观塑性变形,属准解理断裂。但从微观上看,裂纹的微观扩展路径曲折、不连续,常伴有分枝裂纹的形成。可观察到局部有韧窝、滑移线等典型的韧性断裂特征。尤其是U71Mn钢轨钢中还伴有局部的撕裂等更强烈的变形。钢轨钢U71Mn比U75V的抗疲劳裂纹扩展性能和韧性略优。

U75V钢的连续冷却相变行为

利用膨胀法结合金相分析在热模拟试验机上测定了U75V钢不同冷却速率下的连续冷却转变膨胀曲线,获得了该钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线);研究了冷却速率对钢组织及硬度的影响。结果表明:当冷速小于10℃.s-1时,转变产物主要以珠光体为主;当冷速增大到10℃.s-1时,得到屈氏体组织和马氏体组织;当冷速增大到10℃.s-1以上时,得到马氏体组织;试验钢的硬度随冷却速率的增加而增大。

U75V钢轨闪光焊工艺研究

介绍了钢轨连续和脉动闪光焊接工艺。脉动闪光工艺的有效热输入大,有利于降低落锤断口灰斑,适合焊接U75V钢轨。为获得有效加热,脉动闪光工艺参数必须根据加热钢轨接触电阻变化,对焊接参数分多段进行独立调节,确保不发生长时间短路或快速烧化。

U75V货运重轨服役损伤及裂纹扩展行为研究

通过量为150 MGT的货运U75V重轨服役状态表面出现明显的磨损、裂纹、剥离掉块等损伤。硬度测试显示钢轨表层由于塑性变形已产生较大的形变强化。XRD测试和显微结构观察显示,在接触疲劳应力作用下,钢轨表层及近表层产生严重的塑性变形,表现为晶粒细化。内部生成的微裂纹和夹杂相互作用连接在一起形成扩展裂纹,裂纹扩展主要是穿晶形式。裂纹发展至某一阶段可能以纵向大角度向内扩展,导致钢轨断裂。

U75V钢轨交流闪光焊工艺优化

对U75V合金钢轨交流闪光焊焊接质量影响较大的13个焊接工艺参数,采用正交设计的方法设计了焊接工艺试验,根据正交试验结果分析了主要工艺参数与焊接质量之间的关系.得出了U75V合金钢轨的最佳焊接工艺和影响焊接质量的主要因素,其中送进速度是最重要的影响因素.优化的焊接工艺通过了钢轨焊接的落锤试验,并已应用于钢轨的焊接生产.

U68CuCr与U75V轨道钢磨损行为研究

目的研究耐蚀轨道钢U68CuCr的磨损性能及损伤机理。方法利用M200型摩擦磨损实验机进行轨道钢U68CuCr和U75V与车轮钢滚动对磨实验。运用电子分析天平测量轮轨失重,来研究轮轨磨损随时间的变化规律。通过扫描电子显微镜、超景深显微镜观察轮轨表面损伤形貌。结果磨损初始的15h,U68CuCr磨损量大于U75V。磨损40h时,U68CuCr与U75V的磨损量基本相同,但随时间增加,U68CuCr的磨损量将低于U75V钢。在干态实验下磨损,钢轨表面存在未剥落的片状氧化物以及其剥落后留下的凹坑和划痕,并伴有塑性变形,而车轮表面没有残留的片状氧化物。磨损过程中,钢轨亚表层为塑性变形区,珠光体发生变形,产生加工硬化,使塑性变形层的硬度高于基体。结论 U68CuCr既具有良好的耐磨性,又有高的耐腐蚀性,能改善钢轨使用性能。氧化磨损是钢轨表面损伤的主要方式,磨损是氧化与剥落交错重复出现的过程。

U75V 60kg/m重轨欠速冷却后的组织及性能

U75V 60kg/m重轨试样加热至900℃,模拟重轨万能轧制成品道次出口温度;随后,空冷25 s,模拟重轨从成品道次出口至冷床的温降;最后,将试样放入喷风通道对轨头表面和两个侧面进行欠速冷却.通过实验获得了U75V 60kg/m重轨最佳冷却工艺参数:喷嘴离轨头表面距离15mm,喷风压力0.26MPa,喷风时间80 s,风温28℃.在此欠速冷却条件下,轨头硬化层为对称帽形,轨头中心部位硬化层厚度大于24mm;组织为细珠光体,其平均片层间距比冷却前减小约50 nm;在轨头上圆角部位强度大于1 300 MPa,延伸率大于13%,分别比冷却前提高20%和60%以上.

U75V钢轨断件断裂原因分析

随着铁路运输的高速化和重载化,钢轨的伤损日趋严重,传统钢轨损坏形式主要有钢轨局部的磨耗、机车轮空转打滑所产生的踏面擦伤、轨端淬火层的剥落等,列车通过时巨大的冲击载荷易促使这些损伤部位裂纹发展形成轨头横向疲劳裂纹,将降低线路质量,影响行车安全。针对成都焊轨段闪光焊U75V钢轨断件,从宏观和微观两个方面分析其产生断裂的原因,研究钢轨中夹杂物如硫化物、硅酸盐、Al2O3等对钢轨产生断裂的影响。研究表明:本钢轨断件的破坏是由于疲劳裂纹扩展引起的断裂,即钢轨核伤;而疲劳裂纹是由氧化铝及钙铝酸盐非金属夹杂物引起。

U75V钢轨TTT曲线、CCT曲线及感应热处理的显微组织分析

简要分析了U75V钢轨的感应热处理原理,讨论了U75V钢轨的TTT曲线和CCT曲线,分析了一些典型的异常显微组织和产生机理,提出了其感应热处理的冷却速度范围。

奥-贝合金钢道岔与U75V钢轨闪光对焊接头组织与性能分析

用闪光对焊方法焊接了奥—贝合金钢道岔与U75V钢轨的异种钢接头。对接头的微观组织、显微硬度、冲击吸收功、抗拉强度、疲劳性能进行了试验,分析了正火处理对接头硬度、强度和冲击吸收功的影响。结果表明,奥—贝氏体合金钢道岔与U75V钢轨焊接接头经过900℃±20℃正火处理后明显改善接头的硬度分布;接头的抗拉强度和冲击吸收功也得到了很大提高;焊缝及热影响区的晶粒细化且分布比较均匀,因而具有优良的综合力学性能。

基于U-V模拟分析方法的农产品安全风险评估模型研究

为加强监测信息利用,提升我国农产品质量安全风险评估水平,本研究基于Monte Carlo和Bootstrap抽样方法 ,结合概率建模理论,提出了质量安全概率评估的U-V模拟分析方法,并在此基础上研发出基于Web应用技术的RAMA模型。实例分析结果表明,相对于@Risk和SAS软件,RAMA模型具有分析结果可信,执行效率较高,操作简便,便于推广应用等特点,可为农产品质量安全风险的决策与管理提供有益的参考。

轧制变形对U75V重轨钢珠光体片层间距的影响

U75V重轨钢铸坯尺寸为280 mm×380 mm,重轨轧材经14道次粗轧(BD1)、中轧(BD2)和CCS 6道次精轧(UR_1、ER、UR_2、UR_3、EF、UF)而成。用扫描电镜测量了重轨钢各道次珠光体片层间距。结果表明,随重轨钢BD1E、BD2B、UR和UF道次变形量(面积压缩比)增加,重轨头部、腰部、底部和腿部的珠光体组织片层间距分别由0.512,0.414,0.493,0.452μm降至0.293,0.269,0.253,0.229μm,从而明显地提高重轨的力学性能。

V、U形件弯曲时坯料的偏移原因及控制方法

在进行v、u形件弯曲时,坯料会出现向左或向右滑移的现象,使工件的成形形状和尺寸精度偏离设计要求。为解决这一问题,通过分析坯料偏移的方式及原因,提出了控制弯曲时坯料偏移的方法。

U75V钢轨移动闪光焊焊后热处理工艺研究

钢轨经闪光焊焊接以后,焊缝区域脆性增大,影响到无缝线路的使用性能和寿命,因而需进行焊后热处理。针对U75V钢轨采用连铸技术后与以往模铸生产时性能的差别,对其接头焊后热处理工艺进行了研究,提出了最佳工艺参数:感应加热温度(880±20)℃,加热时间>120 s,喷风压力0.12～0.15MPa,喷风时间150 s。此时接头全断面平均冲击功23.5 J,接头轨面硬度与母材的比值为0.975,轨底侧晶粒度9级,焊接接头的性能得到了全面的提高。

U75V钢轨闪光焊焊后火焰正火与感应正火接头性能对比

随着铁路运输的发展,为满足提速和重载的需要,铁路线路应进行无缝化。目前我国铁路无缝线路用钢轨以U71Mn和U75V2种为主,其中U75V由于其强度较高,耐磨性较好,广泛应用于客货混行线路。我国钢轨的无缝化最主要的手段是对定尺轨进行闪光焊接,焊后进行正火处理,正火处理主要采用感应正火或火焰正火2种方式。本文通过对U75V钢轨闪光焊后采用不同正火方法处理后的接头,进行拉伸、冲击及硬度试验,对比2种正火方式对钢轨接头上述性能的影响。

U75V钢流动应力的试验研究

针对U75V钢,利用Gleeble-1500热模拟试验机对其在不同温度和应变速率下的流动应力进行试验研究。通过实测数据,分析变形温度、变形速率和变形程度与流动应力之间的关系,确定了U75V钢流动应力的数学模型。对其数学模型进行回归,将理论计算与试验数据进行对比,证明此模型具有良好的曲线拟合特性,可以做为工艺计算和数值模拟的依据。