珠光体钢轨钢连续冷却转变曲线测定及组织分析

利用L78淬火膨胀仪绘制了珠光体钢轨钢过冷奥氏体的连续冷却转变曲线。结合显微组织分析与硬度试验结果,研究了珠光体钢轨钢在连续冷却过程中的显微组织和力学性能变化。结果表明,试验钢的临界温度是:Ac_(1)=735.3℃,Ac_(cm)=812.2℃,Ar_(1)=697.9℃,Ar_(cm)=773.8℃。将试验钢以10℃/s升温至860℃保温10 min完成奥氏体化后冷却,当冷速在3℃/s及以下时,组织为珠光体与局部铁素体;当冷速在4~8℃/s时,组织为珠光体与少许马氏体;当冷速在11℃/s及以上时,组织为马氏体与残留奥氏体。且没有发生贝氏体转变。综合分析该钢轨钢的组织转变及硬度变化,应选择4~8℃/s之间的冷却速率,以形成细化的珠光体组织及少量马氏体组织。

热处理及Cr含量对珠光体钢轨钢疲劳裂纹扩展的影响

利用SincoTec电磁共振高频疲劳试验机测定了Cr含量不同的两种珠光体钢轨钢的疲劳性能。通过对疲劳裂纹扩展速率曲线、疲劳断口形貌以及断口夹杂和析出进行分析,研究了热处理工艺及Cr含量对钢轨钢的疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明,低Cr试验钢最佳热处理工艺是以8℃/s的冷速冷却至560℃等温30 s,相比于轧态,疲劳寿命由78.8万次提高到91.4万次,提升了16.0%。而相同热处理条件的高Cr试验钢的疲劳寿命由轧态的81.2万次提高到104.3万次,提升了28.4%。优化热处理工艺和Cr含量的提高改善试验钢的疲劳性能归因于珠光体片层间距以及珠光体团尺寸的显著减小。因为一方面其增加了裂纹扩展阻力,降低疲劳辉纹间距的同时增加疲劳台阶数量;另一方面其还能够阻碍疲劳主裂纹的生长,增加能够得到二次裂纹的晶粒位相,提高二次裂纹发生概率。此外,Cr含量提高还能促使(Fe,Cr)3C第二相粒子在试验钢疲劳Ⅱ区的析出,这能够阻碍位错运动,进而降低疲劳裂纹扩展速率。