局部堆焊修复U75V钢轨的滚动接触磨损特性

对未堆焊和局部堆焊U75V钢轨试样进行干态+湿态两阶段连续滚动接触磨损试验,对比分析了2种钢轨试样的滚动接触特性及磨损行为。结果表明:2种钢轨试样的黏着系数在干态磨损阶段都在0.60左右,进入湿态磨损阶段急剧下降至0.25左右;干态磨损阶段局部堆焊钢轨试样的黏着系数略高于未堆焊钢轨试样,湿态磨损阶段则相反。局部堆焊钢轨试样的堆焊层主要由马氏体组成,硬度最高,磨损表面损伤轻微,未发现明显裂纹与塑性变形;热影响区由铁素体、珠光体与马氏体等组织组成,硬度居中,磨损后表面粗糙度最大,塑性变形较大且出现较多大角度扩展的裂纹;无堆焊区主要由珠光体组成,硬度最小,磨损后表面平坦,塑性变形较明显,出现少量裂纹。

高速轮轨材料匹配的滚动接触磨损性能

为了研究高速铁路轮轨材料匹配对轮轨摩擦副滚动接触磨损性能的影响,将三种高速车轮材料分别与钢轨材料匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试各摩擦副磨损率,比较研究成分变化对车轮材料力学性能和轮轨摩擦副滚动接触磨损性能的影响。结果表明,在常规的高速车轮材料中增加碳的质量分数能提高材料的强度和抗磨损性能,但材料塑韧性下降;在常规的高速车轮材料中适当地调整合金成分的质量分数能更大幅度地提高材料强度和抗磨损性能,同时保持材料塑韧性基本不变。滚滑条件下,车轮材料应变硬化程度的高低不影响车轮材料的抗磨损性能,试验前车轮材料初始硬度的高低是决定其抗磨损性能的主要因素。钢轨材料的磨损率随对应车轮硬度的增加而增加,且近似呈线性关系。

合金含量对高速车轮材料滚动接触磨损性能的影响

将2种含碳量相同合金含量不同的高速车轮材料分别与钢轨材料匹配,利用滚动接触摩擦磨损试验机测试了各摩擦副的摩擦系数和磨损率,比较研究了组织、硬度和加工硬化等因素对车轮材料滚动接触磨损性能的影响.结果表明:在传统的高速车轮材料中适当地增加Si、Mn的含量,降低Cr的含量可以提高车轮材料的抗磨损性能;硬度高的车轮材料未必耐磨,组织差异对车轮材料的抗磨损性能影响显著;表面裂纹易萌生于高度变形的先共析铁素体组织;加工硬化引起的硬度增加对材料的抗磨损性能影响不大.

等温淬火球墨铸铁的滚动接触磨损性能研究

将2种等温淬火球墨铸铁(Austempered Ductile Iron,ADI)和合金钢车轮材料分别与合金钢钢轨材料匹配,研究各摩擦副的滚动接触磨损性能.结果表明:与合金钢车轮材料相比,2种ADI材料的磨损性能均有大幅度的改善.硬度低、石墨球直径小且密度大的ADI材料自润滑效果好,相对应的摩擦副抗磨损性能最好;硬度高、石墨球直径大且密度小的ADI材料自润滑效果较差,相对应的摩擦副抗磨损性能居中;合金钢车轮材料不具备自润滑能力,相对应的摩擦副抗磨损性能最差.

滚动方向改变对车轮钢摩擦磨损性能的影响

为改善滚动接触条件下车轮钢抵抗磨损的能力,使用滚动接触摩擦磨损试验机,测试了在过渡磨损和稳定磨损阶段改变滚动方向前后试样的摩擦因数和磨损率,使用扫描电镜观察了车轮试样的磨损形貌,使用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了表层塑性变形形貌.结果表明:不同磨损阶段换向的试样在换向前后摩擦因数均在0.495左右,换向并不改变摩擦副的摩擦因数;试验后在过渡磨损阶段换向的车轮试样磨损率为16.09μg/m,在稳定磨损阶段换向的车轮试样磨损率分别为13.65μg/m和13.94μg/m,过渡磨损阶段换向对车轮试样抗磨损能力的提高程度低于稳定磨损阶段;车轮试样换向前的应变硬化程度越大,换向形成的波状结构的波峰位置越浅,表层组织的珠光体片层间距越小,换向后车轮钢的抗磨损能力提高越明显.

无碳化物贝氏体钢的滚动接触疲劳磨损行为

通过滚动接触疲劳磨损试验和扫描、透射、X射线衍射等分析方法,研究无碳化物贝氏体钢的滚动接触疲劳磨损行为。结果表明,无碳化物贝氏体钢拥有较为理想的滚动接触疲劳磨损性能,其疲劳磨损失效形式为浅层剥落,试样表面产生的严重塑性变形层,有效地阻碍了疲劳裂纹向深处扩展;经过920℃奥氏体化处理40 min,随后350℃盐浴等温30 min比等温100 min处理的试样的滚动接触疲劳磨损性能更加优异,其滚动接触疲劳磨损寿命可达到8.0×10~6次;残余奥氏体能够有效地提高接触表面硬度,松弛裂纹尖端的应力集中,从而改善滚动接触疲劳磨损性能;在滚动接触疲劳磨损过程中,试样表面的硬度显著的提高,表面合金元素的再分配,对滚动接触疲劳磨损性能的提高有一定的促进作用。