高速动车组新材质车轮性能研究

为提高高速铁路动车组车轮的强度、硬度,同时兼顾其韧性,进行新材质车轮的成分设计及试样制备;对试样的化学成分、拉伸性能、断面硬度、断裂韧性、淬透性进行测试,对其金相组织、微观组织和析出物进行观测,综合分析新材质车轮的性能,并与ER8车轮进行对比。结果表明:与ER8车轮相比,新材质车轮中C的质量分数相同,Mn的质量分数按常规设定,但提高Si的质量分数并添加V,使其抗拉强度提高9%,屈服强度提高12%,硬度提高15HBW,断裂韧性提高10%,断后伸长率、冲击韧性和淬透性相当;相同踏面深度下,新材质车轮珠光体团更细、珠光体片层间距更小、先共析铁素体体积分数更高;提高Si的质量分数并添加V,还使新材质车轮的微观组织结构和分布发生改变,是其具有更高的强度、硬度和断裂韧性的直接原因。

微合金化元素Nb对高碳钢组织和性能的影响

通过进行拉伸、奥氏体晶粒长大和淬透性试验,研究微合金化元素Nb对普通高碳钢组织和性能的影响。结果表明,高碳钢中加入Nb不仅有利于细化晶粒,提高奥氏体晶粒稳定性,还可在保持高碳钢强度和硬度的同时提高其塑性,另外Nb还具有改善高碳钢组织均匀性和抑制马氏体转变的作用。

微合金化元素V、Ti对高碳钢组织和性能的影响

通过力学性能试验和组织分析,研究了微合金化元素V、Ti对普通高碳钢组织和性能的影响。结果表明,高碳钢中加入V有利于提高材料的强度,在钢中含N的情况下,应严格控制Ti含量,以防止大块TiN夹杂相的出现。

加热温度对钒微合金中碳钢组织及性能的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射(EBSD)、拉伸试验及断裂韧性试验等研究了奥氏体化加热温度对钒微合金中碳钢珠光体等温转变组织特征及强韧性的影响。结果表明:随加热温度的提高,实验钢的强度先大幅提高,在930℃时达到最大后略降。890℃时原奥氏体晶粒尺寸(AGS)细小且均匀,当加热温度为930℃及以上时,AGS显著增大且不均匀,珠光体团尺寸(PCS)的变化趋势与AGS一致。PCS对断裂韧性KQ值的影响可用式KQ=196.578-16.876PCS来表达。断口分析表明,珠光体团界对解理滑移带起约束作用,减小珠光体团尺寸对韧性优化有利。合理选取加热温度,控制含钒沉淀相的溶解比例,是获取较理想的组织参量及强韧性匹配的关键。

辗轧工序对车轮摩擦磨损和接触疲劳性能的影响

为研究辗轧工序对车轮使用性能的影响,选择经辗轧工序成形和直接钢水浇筑成形的2种车轮材料,利用GPM-30试验机开展摩擦磨损和接触疲劳性能研究,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、ASPEX分析仪、EBSD分析2种车轮材料在不同接触应力状态下摩擦磨损和接触疲劳裂纹萌生扩展行为。结果表明:辗轧工序能够有效地细化车轮材料晶粒,减小珠光体片层间距,从而改善车轮微观组织,减少不均匀塑性变形,抑制裂纹的萌生和扩展,减少磨损量,延长接触疲劳寿命;同时发现夹杂物的形态影响接触疲劳试验亚表面裂纹的萌生。

钒元素及热处理工艺对高碳微合金钢组织和性能的影响

为提高钒微合金钢的条件断裂韧度,利用Thermo-Calc热力学软件分析了含碳量(质量分数)为0.60%的钢在钒元素含量不同时,其析出相随温度的变化,确定了合适的钒元素含量。通过热力学计算及奥氏体晶粒度试验,提出了台阶式热处理工艺,并采用高温金相热模拟试验和实验室马弗炉对工艺效果进行了验证。结果表明:台阶式热处理工艺促进了铁素体形成,同时不会明显降低钢的硬度,使得试样强度和韧性均达到预定目标,明显改善了钒微合金钢的强韧配合关系。

城轨用CG10车轮轮辋径向组织、性能分布的研究

通过对城轨用CG10车轮轮辋径向组织、性能分析发现,随着距车轮轮辋踏面下深度的增加,珠光体含量略有降低,珠光体片层间距明显增大,其相应位置的硬度、冲击、拉伸等力学性能也相应降低。

环件超声波探伤透声不良原因分析

某批环件在进行超声波探伤检查时,出现草状波严重、底波损失大等透声不良现象,环件透声不良比例约为14%,透声不良区域沿周向长度约占环件周长的1/6,且硬度也不能满足客户技术条件。采用化学成分分析、金相分析等方法对该批环件超声波探伤透声不良原因进行了分析。结果表明:环件超声波探伤透声不良是由于其热处理加热温度偏低,未能完全消除轧态组织中的粗大晶粒造成的。

阻尼车轮的降噪结构设计与应用

概述了国外阻尼车轮的降噪结构设计特征、降噪原理与降噪效果,以及国内阻尼车轮的现状与存在的问题。

中碳铝镇静钢开浇阶段中间包钢水洁净度的变化规律研究

对中碳铝镇静钢单开第一炉浇注过程中的中间包钢水系统取样,用ASPEX扫描电镜分析了钢中夹杂物数量、成分等特征的变化规律。结果表明,开浇初期,中间包钢水的二次氧化现象严重。与RH终点的钢水相比,开浇初期中间包钢水的T.O含量增加了160%,N含量增加了39.7%,夹杂物的数量密度增加了118%,大颗粒夹杂物的数量密度增加了185%。随着浇注的进行,氧氮含量和夹杂物的数量密度下降;夹杂物成分向Al2O3含量增加的方向移动,且分布逐渐集中。开浇过程中钢水不仅受空气的氧化作用,还受中包耐材、卷渣等因素的影响。开浇初期钢液二次氧化生成的固态夹杂物更易聚合为大颗粒夹杂物。

阻尼车轮的降噪结构设计与应用

阻尼车轮已经成为目前应用最为广泛的低噪音车轮。本文概述了国外阻尼车轮的降噪结构设计特征、降噪原理以及降噪效果,分析指出降噪结构设计与制作已经成为衡量车轮制造综合实力的标志之一。国内车轮制造企业要实现阻尼车轮产业化整体发展,必须拥有自主知识产权的产品。

小方坯表面角部横裂纹对大规格螺纹钢筋表面质量的影响

某厂生产的Φ40mm热轧螺纹钢筋表面常有细小的线状缺陷,作为其原料的小方坯表面也发现有表面角部横裂纹。为考察小方坯表面角部横裂纹在螺纹钢筋表面形成何种缺陷及缺陷的形貌,对预制有不同深度、宽度表面角部横裂纹的小方坯进行了工业性轧制试验,样坯轧成Φ40mm的螺纹钢筋后,采用酸洗、金相等方法对其进行检验分析。结果表明:方坯表面的角部横裂纹在螺纹钢筋表面形成与轧制方向呈一定角度的线状缺陷,且随着裂纹深度、长度变小,螺纹钢筋上的线状裂纹深度变浅。为查找小方坯表面角部横裂纹的形成原因,采用非接触式高精度红外温度传感器测温系统对典型连铸工况下小方坯角部温度进行了长时间的在线测量,发现小方坯角部温度偏低,据此,通过提高拉速、降低二冷水量、提高校弧精度、增加喷嘴检查的频次等措施,小方坯表面角部横裂纹明显减少,螺纹钢筋上的线状缺陷消失。

消声车轮结构设计与降噪效果

消声车轮已经成为目前应用最为广泛的低噪声车轮之一,阐述国外消声车轮的降噪结构设计特征、降噪原理及降噪效果。降噪结构设计与制作已经成为衡量车轮制造企业综合实力的标志之一。国内车轮制造企业要实现消声车轮产业化的整体发展,必须拥有自主知识产权的产品。

AlN提高车轮钢韧性的可行性分析

随着我国铁路交通迅速发展,车轮使用安全性能要求越来越高。长期以来,车轮钢在满足强度和硬度的前提下,其韧性很难稳定满足要求,韧性已成为提高车轮整体使用性能的关键制约因素。本文通过简要介绍第二相钉扎晶界原理以及影响第二相质点析出的因素,提出通过控制第二相质点AlN的析出来改善车轮钢韧性具有可行性。

中碳微合金钢的断裂韧性与显微组织的关系

通过断裂韧性与硬度测试,结合定量金相、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,建立了含钒0.10%(质量分数)50Mn钢的断裂韧性与显微组织的关系。结果表明,解理断裂韧性与原奥氏体晶粒尺寸呈负相关关系,晶粒的细化及均匀化能显著提高钢的断裂韧性,可作为重要的控制中碳微合金钢强韧配合关系的组织参量单元。细小均匀的晶粒和未溶的第二相粒子还可使铁素体的形核点增多,从而提高先共析铁素体的体积分数,进一步增大裂纹扩展阻力。

感应淬火技术的发展及其应用

介绍了感应淬火的原理、特点及其发展,以及数值模拟在感应淬火中的应用。针对其在工业中的应用,对曲轴和齿轮感应淬火进行了介绍。

基于ANSYS的火车车轮热应力有限元分析

火车刹车制动过程极易引发车轮热损伤,有必要对新设计车轮进行刹车制动过程的热应力分析。利用ANSYS软件对新设计车轮进行热应力有限元分析,得出车轮在热载荷和静力载荷下的温度分布及应力分布情况,指导车轮的进一步优化设计。

浅析钢材锈蚀现状及车轮防锈蚀

分析了影响钢材锈蚀的因素、钢材锈蚀的机理以及合金元素对钢材耐锈蚀性能的影响,在此基础上提出了增强车轮耐锈蚀能力的改进措施。

不同V含量50Mn钢的热力学分析

为预测和控制50Mn钢中V元素的析出物,利用Thermo-Calc热力学软件计算了不同V含量50Mn钢的平衡相。结果表明,随V元素含量的增加,50Mn钢相图有向右移动的趋势。V(CN)相析出量及V(CN)相中V元素含量均存在拐点温度600℃。600℃以下,V(CN)相析出量与V元素含量呈反比关系;而超过600℃,V(CN)相析出量与V元素含量呈正比关系。

基于有限元法的车轮轻量化设计

车轮轻量化可降低轮轨作用力,对提高车轮使用寿命有利,同时还可降低客户采购成本。从服役安全方面考虑,辐板形状、厚度的优化是车轮轻量化设计的关键。针对某规格铁水罐车用车轮,对其轮型进行了轻量化设计,利用ANSYS软件对设计车轮进行了有限元分析,确认了轻量化设计车轮的安全性。