高强韧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨热处理工艺的优化

研究正火-回火和等温热处理工艺对U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨显微组织和力学性能的影响。结果表明:试验钢经900℃正火+300℃回火后的力学性能为抗拉强度为1 396 MPa,伸长率为16.0%,冲击吸收功K_(U2)为57J,HB硬度值402;试验钢经870~930℃加热空冷至300℃等温处理后,抗拉强度基本保持在1 300 MPa左右,伸长率为17.0%,冲击吸收功K_(U2)≥80 J,HB硬度值375~395;和传统的正火+回火工艺相比,优化的等温热处理工艺可以大幅提高U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的冲击韧性,室温冲击吸收功由57 J提高到80 J以上,提高40%~56%,而断后伸长率基本保持不变,抗拉强度和踏面硬度略有降低。最佳优化工艺为:870℃正火后空冷至300℃保温4 h后空冷。

回火工艺对热轧U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨组织性能的影响

U20Mn2SiCrNiMo贝氏体钢轨的生产流程为150 t转炉-LF-VD-280 mm×380 mm铸坯-轧制,终轧930~980℃,空冷-340℃4 h两次回火,空冷。U20Mn2SiCrNiMo钢热轧态(终轧930~980℃空冷)和(320℃一、二次回火)组织均由贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成。力学性能试验结果表明:U20Mn2SiCrNiMo钢轨最佳回火工艺为320℃4 h空冷+320℃4 h空冷二次回火,其性能为:屈服强度1242 MPa,抗拉强度1393 MPa,HBW硬度值417,伸长率15.0%,断面收缩率60%,冲击吸收功K U298 J,轨底纵向残余应力+180 MPa。

自制贝氏体焊条间接修复U71Mn钢轨

在冷焊条件下,以J557焊条堆焊过渡层,用自制贝氏体焊条在不同的堆焊电流下间接修复U71Mn钢轨,分析研究焊缝组织和性能的变化。试验结果表明:采用贝氏体焊条,焊前不需预热,焊后不进行热处理;焊条工艺性能好,焊缝成形好;堆焊层组织主要是贝氏体;在过渡层与堆焊层之间的熔合线的硬度值最高;间接堆焊由于有过渡层降低了C含量,使焊接性和淬透性提高。

U20Mn和U78CrVH高强钢轨氢脆敏感性试验研究

利用氢热分析(TDS)试验研究了贝氏体钢轨U20Mn(轧制后250~280℃回火10 h以上)和在线热处理钢轨U78CrVH试样的氢吸附特征。同时,采用电化学预充氢及慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了光滑拉伸试样的氢脆敏感性,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的断口形貌。结果表明:以相对断面收缩率损失率表征的氢脆敏感性指数,U78CrVH为63%,U20Mn为31%;U78CrVH断口形貌由解理+韧窝演变为穿晶+解理断裂,U20Mn钢断口形貌特征则变化不明显,为准解理+韧窝形貌。分析认为电化学充氢后U78CrVH钢中的氢基本被可逆氢陷阱所捕获,而U20Mn钢除大部分被可逆氢陷阱吸附外,仍有少部分氢被残余奥氏体等不可逆氢陷阱所吸附,这种氢吸附特征是在相同氢含量下,U20Mn钢较U78CrVH钢具有较低氢致塑性损失的主要原因之一,但在相同充氢条件下,U20Mn钢吸附的氢含量明显地高于U78CrVH钢,这种氢吸附特征对钢轨实际服役行为的影响有待深入分析。同时,对于U20Mn贝氏体钢轨而言,发生氢脆的过程更加复杂,尤其应重视钢中氢含量的控制和钢中亚稳态残余奥氏体对氢脆敏感性的影响。

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%)。

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。

贝氏体焊条直接堆焊修复铁路钢轨特性研究

为了解决传统焊条在堆焊铁路钢轨时焊前必须预热、焊后进行热处理等不足,本文采用自制的贝氏体焊条对U71Mn钢轨进行直接堆焊修复,分析研究了在不同的电流下直接堆焊钢轨其组织、性能的变化。实验研究表明:采用贝氏体焊条,焊前不需预热、焊后不要热处理;焊条的工艺性能好,焊缝成形好;堆焊层组织主要是贝氏体,在100A的焊接电流下得到的组织最细小均匀;熔合线处的硬度值最高;堆焊层的硬度比熔合线处的硬度低,比热影响区的硬度高。

贝氏体基本轨轨头核伤原因分析

对伤损的U20Mn贝氏体基本轨进行了宏观形貌观察、断口扫描电镜观察、显微组织分析和材质检验分析试验,研究其轨头核伤原因。结果表明:该伤损基本轨的伤损类型为剥离裂纹发展成的轨头横向疲劳裂纹;轨头核伤产生的根本原因是轮轨接触应力超过了基本轨的接触疲劳强度,产生了剥离裂纹,裂纹沿接触剪切应力方向疲劳扩展,同时钢轨组织应力较大,加速了裂纹的横向扩展。改善轮轨接触方式,适时打磨消除剥离裂纹,可以减缓剥离裂纹的产生和发展。

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。

浅谈贝氏体道岔的养护维修

本文简述了U20Mn贝氏体钢道岔尖轨、基本轨、护轨、合金钢辙叉的铺设安装和养护维修要点;介绍贝氏体钢道岔运输、装卸、储存、铺设养护等过程中的常见问题及处理方法。