低温回火对U20Mn高强贝氏体钢轨氢脆敏感性的影响

利用氢热分析(TDS)试验研究了U20Mn贝氏体钢轨试样的氢吸附特征。通过电化学充氢和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了低温回火对高强贝氏体钢轨氢脆敏感性的影响,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术及X射线衍射仪(XRD)等研究了U20Mn贝氏体钢回火前后的显微组织的变化。结果表明:在同等氢含量时,回火后的U20Mn贝氏体钢轨氢脆风险比回火前降低了近两倍,即其氢脆敏感性大幅降低。SEM断口观察表明,SSRT充氢拉伸断口在回火前存在沿晶开裂趋势和少量的沿晶裂纹,回火后断口则主要为准解理断裂形式。回火后贝氏体钢轨氢脆敏感性显著降低主要与钢中块状残留奥氏体(M/A岛)、可动位错及小角度晶界等的数量降低以及组织稳定性提高等因素有关。

U20Mn钢轨钢线性摩擦焊接头组织与力学性能研究

针对U20Mn钢轨闪光焊和气压焊接头性能不佳的问题,采用线性摩擦焊方法研究U20Mn钢轨钢摩擦焊的焊接性,并通过冲击、拉伸、金相试验探究其力学性能和显微组织特征。结果表明:U20Mn线性摩擦焊接头成形良好,焊缝无缺陷。焊态接头焊缝区宽度为4.88~5.69 mm,可分为母材区(BM)、热机械影响区(HMAZ)、焊缝中心区(WZ)。经正火热处理后,接头组织得到改善而趋于一致,强度为1634 MPa(提高23.3%),延伸率为10.0%(提高81.8%)。

U20Mn钢轨水-空交替控时淬火技术的中试研究

为了提高载重钢轨的力学性能,尝试了以水-空交替控时淬火(ATQ)工艺取代传统的风冷或雾冷工艺,并以喷水淬火方式对U20Mn钢轨进行了ATQ技术(工艺+设备)的中试研究。首先通过设备和工艺的改进以及基于有限元的畸变模拟,解决了畸变导致钢轨运行受阻的难题。随后在实验室对比研究了可获得不同马氏体、贝氏体相对量的两种ATQ工艺,最终选择以可获得贝氏体为主的工艺进行中试。中试的目标为7 m长的钢轨,经ATQ工艺处理后再经260℃保温16 h或30 h回火,经检测力学性能均超过性能要求指标。