EFFECT OF CARBON CONTENT ON PROPERTIES OF SLACK-QUENCHED RAILS

A comparative investigation was carried out of the routine mechanical properties,fracture toughness,microstructure and hardness of slack-quenched rails containing different carbon contents.After the rails slack-quenched,their strength and toughness,together with ductility, are obviously improved,and the higher the quench hardening is,the more the resistance to wear and shell will be.Discussion was also made of the reason for this improvement and of the effect of carbon content and quench hardening on the properties of rails in combination with the rail-laying trial.

不同碳含量对欠速淬火钢轨性能的影响

本文对具有不同碳含量的欠速淬火钢轨的力学性能、断裂韧性、金相组织及硬度进行了对比试验,结果表明,钢轨经欠速淬火后,强韧性及塑性均有明显提高,且淬火硬度越高,不仅耐磨也抗剥离,结合铺设试验,探讨了欠速淬火提高钢轨强韧性能的原因,及其含碳量、硬度与使用性能的关系。

U74、U71Mn、U75V、U76NbRE钢轨欠速淬火性能研究

通过热模拟试验 ,对U74、U71Mn、U75V、U76NbRE钢轨钢欠速淬火的硬度、冲击性能进行了分析 ,讨论了钢轨欠速淬火后的抗压、断裂韧性、疲劳、抗磨耗性能。结果表明 ,欠速淬火钢轨的性能达到或超过了进口淬火钢轨的性能指标。

钢轨喷雾冷却淬火质量控制

钢轨全长淬火是使钢轨强韧化的主要途径之一。淬火钢轨由于其使用性能优越，目前已在运营线路上大量使用，并呈发展趋势。本文总结了大量的试验研究成果和多年的生产实践经验，就目前的使用的Ｕ７４、Ｕ７１Ｍｎ和ＢＮｂＲＥ三种类型钢轨的全长淬火工艺及质量控制进行了全面的阐述和说明，为喷雾冷却淬火及以此为基础的喷风冷却淬火新工艺的实施提供了重要依据。

PD3钢轨钢接触疲劳行为研究

在最大接触应力为１３４１ＭＰａ、滑差率为１０％及油润滑的试验条件下，对在线全长余热淬火、热轧及稀土处理三种状态的ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳行为进行了测定。通过对失效试样的分析，对钢轨钢的接触疲劳机制进行了探讨。试验结果表明，在线全长余热淬火工艺大大提高了ＰＤ３钢轨钢的接触疲劳抗力。

感应加热在焊接长钢轨上的应用

本文叙述了焊接长钢轨全长淬火后的性能及使用效果。焊接长钢轨经全长淬火后,其强韧性、抗磨耗、抗剥离、抗波浪磨耗及耐疲劳性能等都有显著提高,其使用寿命至少可延长1倍以上。焊接长钢轨焊接后焊缝的正火处理以及淬火轨焊接后接头的欠速淬火,可提高焊缝的综合性能,保证焊缝周围硬度与母材硬度的一致,避免接头在使脂过程中产生下陷,从而可延长焊接长钢轨的使用寿命。

淬火微观组织对重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响

以U75V重轨钢CT(Compaction test)试样为研究对象,分别研究了冷速为3℃/s、5℃/s及空冷轧态的组织对稳定区(疲劳扩展Ⅱ区)疲劳裂纹扩展速率的影响,疲劳试验在高频共振疲劳试验机上进行。研究结果表明:疲劳裂纹扩展速率随着珠光体片层间距的减小而降低,冷速由大到小(5℃/s、3℃/s、空冷)所对应的n值分别为3.603 05、3.631 18和3.885 28;珠光体组织的疲劳裂纹断裂形式主要以穿晶断裂为主,同时伴随部分沿晶断裂;片层间距影响裂纹扩展路径的偏折程度,偏折程度随片层间距的减小而增大,增大的裂纹偏折路径对裂纹扩展的阻碍作用增强,有利于疲劳裂纹扩展速率的降低。

U74轨钢欠速淬火性能研究

用四种Ｃ含量的Ｕ７４轨钢，研究了加热速度对相变点的影响，测定了他们各自的连续冷却曲线，找出了四种材料欠速淬火后转变产物的硬度与冷却速度的关系。还用Ｃ含量为０．７４％的轨钢，研究了奥氏体化温度对冲击值的影响，以及用Ｃ含量为０．６５％的轨钢，研究了奥氏体化温度及不保温等因素对欠速淬火后转变产物硬度的影响。从而为现有Ｕ７４轨钢制定淬火工艺参数提供理论指导，以提高其淬火质量。研究还指出：现有Ｕ７４轨钢Ｃ含量范围较宽，不能适应淬火要求，应调整到０．７４～０．８２％。

高碳钢钢轨全长淬火的性能

介绍了60kg/m高碳钢钢轨全长淬火的性能。通过实验室试验及现场铺设使用表明:高碳钢淬火轨具有较高的抗断裂性能,与未淬火轨相比,抗磨损、抗压溃性能、接触疲劳寿命均有明显提高。另外,加强线路的维修保养,改善轮轨的接触应力状态,提高钢轨钢的纯净度,是提高运营高碳淬火钢轨使用寿命的重要措施。

基于有限元法计算重轨钢淬火过程的换热系数

提出一种利用有限元软件结合实验计算换热系数的方法,根据实测的温度曲线,将影响U75V钢轨(/%:0.74C,0.76Si,0.82Mn,0.014P,0.028S,0.071V)换热系数的诸多因素进行非线性耦合,建立了换热系数的几何模型,通过Python语言编制计算换热系数的迭代程序,求得该钢淬火过程的换热系数。以计算的换热系数作为已知边界条件,在DEFORM-3D中对耦合了相变的钢轨喷雾淬火的温度场进行模拟,模拟计算的冷却曲线与实测冷却曲线一致。

国外钢轨热处理现状

概述了钢轨热处理的冷却方式、热处理的基本类型及其优缺点，介绍了采用余热淬火工艺的主要厂家概况。

Si-Cr-Nb高强钢轨钢的研制

在实验室将 Si-Cr-Nb钢轨钢与 UIC90 0 A、U71 Mn等钢轨钢进行了对比试验研究。各钢种的力学性能测定和热模拟试验表明 ,Si-Cr-Nb钢轨钢具有良好的强韧性 ,适合于全长淬火 。

U71Mn钢轨端部淬火工艺研究

采用CFD软件建立喷风冷却流场模型,模拟喷嘴与钢轨之间不同距离时流场的速度分布,利用Olympus PME3显微镜观察淬火低倍组织形貌,同时观察钢轨纵断面硬化区、过渡区以及软化区的组织,通过MVK-E型显微Vickers硬度计测量淬火区硬度。结果表明：模拟出喷嘴与钢轨之间的距离在15~20 mm范围时冷却效果最好。通过应用实践,淬火帽形、稳定硬化区、过渡区以及软化区硬度和组织,均满足了TB/T 2344标准要求,验证了模拟分析结果的正确性。

U71Mn钢钢轨轨端热处理工艺改进

对钢轨轨端采用加热空冷、加热风冷、淬火 +回火 3种不同的工艺进行热处理 ,并对处理后钢轨踏面的组织、性能进行对比分析。结果表明 ,钢轨轨端采用加热风冷的热处理工艺是可行的 ,用该工艺处理后钢轨轨端的组织。

激光淬火U71Mn钢轨面淬硬层的材料参数反演分析

对激光淬火U71Mn钢轨淬硬层和母材进行纳米压痕试验,由载荷-压深曲线计算得到弹性模量和纳米硬度;建立淬硬层纳米压痕的轴对称有限元模型,基于幂强化模型并结合迭代法对载荷-压深曲线进行反演分析,确定幂强化模型的材料参数,并对反演分析的有效性进行验证。结果表明:淬硬层的平均弹性模量和纳米硬度分别为220.3,11.8GPa,与母材相比分别提高了4.9%和187.8%,且二者在淬硬层中分布较为均匀,仅在边界处发生突变;反演分析得到淬硬层的特征应力为3 146.0MPa,特征应变为0.038,应变硬化指数为0.64,名义屈服强度为498.3MPa;由反演分析得到的应力-应变曲线与给定参数确定的应力-应变曲线的吻合程度较高,说明此反演分析方法有效。

U75V 60 kg/m重轨在线余热淬火温度场的数值模拟

借助于ANSYS有限元分析软件，对U75V60kg／m重轨的在线余热淬火过程进行了有限元分析。综合重轨淬火强度、固态相变和轨头轨底不同控冷条件，模拟分析了9种重轨淬火温度场分布和变化规律。模拟结果表明：不同初始温度范围（880～900℃、900～920℃、920—940℃）的重轨适用的淬火方案不尽相同，按照选定的方案可使轨头平均冷速控制在2～5％／s范围内，轨头轨底温差控制在50～100℃范围内。

再用轨全长热处理的研究

采用欠速淬火工艺对再用轨进行全长热处理，对经过热处理后的再用轨和普通再用轨的力学性能如冲击韧性、断裂韧性、疲劳强度、残余应力、硬度及金相组织等进行了对比实验，结果表明，经过欠速淬火后，再用轨的强韧性和塑性有明显提高，并结合铺设实验，探讨了欠速淬火提高钢轨强韧性能的原因以及它与使用性能的关系．

钢轨全长淬火生产线微机监测与控制系统

介绍了钢轨全长淬火生产线微机控制系统的实现方法。系统硬件按模块化设计。软件则以 BASIC 程序和汇编程序共享 CPU,因而系统同时具有实时功能和人机对话功能。

移动式钢轨焊接接头表面硬化装置及工艺的研究

介绍了所研制的移动式钢轨焊接接头表面硬化处理装置的结构、功能与使用方法.利用该装置对U71Mn和U75V钢轨焊后轨头表面硬化处理(即欠速淬火)试验.分别进行化学成分、硬度以及显微组织分析.结果表明:处理后的钢轨接头,具有较理想的显微组织和更为合适的轨顶硬度;可以成功地对钢轨焊接接头进行在线热处理,满足线路现场施工的热处理工艺要求.

45钢镶钢导轨试制实验分析

通过镶钢导轨试制实验确定了整体工艺流程,对重点工序工序内容和成品件现场检测方式进行分析,积累了相关加工经验,并确定了进一步工艺优化的方向。