钢轨表面波浪形磨损研究3.PDF

第 18 卷　第 4 期 摩 擦 学 学 报 18, 　 4 V o l N o 1998 年 12 月 TR IBOL O GY D ec, 1998 ( ) 研究论文 337～ 340 钢 轨 表 面 波 浪 形 磨 损 研 究 刘启跃　王夏秋　周仲荣 (西南交通大学摩擦学研究所　成都　6 1003 1) 摘要　通过对现场获取的波磨钢轨进行金相、硬度试验分析, 探讨了钢轨波磨的形成机理. 发现 钢轨波磨主要是因为轨面的不均匀塑性变形所致, 机车车辆结构的相似和列车运行速度的趋近 将加速钢轨波磨的产生, 而提高钢轨屈服强度可有效地减轻钢轨波磨. 关键词　钢轨波磨　塑性变形　磨损 分类号　T G 115. 58 钢轨投入使用以后, 其顶面沿纵向出现类似波浪形状的不平顺磨损, 称为波浪磨损 (Co r ru gat ion ) , 简称波磨[ 1 ]. 钢轨波磨的形成机理大致可概括分为动力与非动力因素两 [2～ 4 ] 类 . 前者涉及轮轨系统的动力作用, 后者则与钢轨材质及冶炼加工工艺等有关. 材质是 钢轨产生波磨的主要内因, 而与轮轨系统振动有关的动力因素则是导致钢轨波磨的外因. 一 般钢轨波磨可区分为塑性变形型和磨损型. 前者是过大的波动垂直载荷作用引起轨面不均 匀塑性变形而形成的, 其波谷位置常有明显的塑性变形现象; 后者则源于轮轨间的粘滑振动 造成的轨面不均匀磨损. 本文作者通过现场钢轨取样的金相分析和硬度试验, 证实我国铁路 钢轨波磨主要属于塑性变形型, 进而分析钢轨波磨形成的过程, 确定机车车辆结构相似和列 车运行速度趋近将加速钢轨波磨的产生, 而提高轨材的屈服强度对抑制钢轨波磨十分有效. 1　试验部分 试验材料采用 PD 1 型钢轨. 其化学成分为 0. 66% C , 0. 24% Si, 0. 84%M n , 0. 033% S, 0. 0 10% ( ) , 屈服强度为 480 . 硬度试验采 P 以质量分数计 . 钢轨的拉伸强度为 880 M P a M P a 用HD 187. 5 型硬度计. 测试前试样钢轨顶面用细砂纸轻轻打磨除去氧化层, 横断面经机械 加工后研磨光滑. 用日本产 650 型扫描电子显微镜( ) 分析钢轨的显微组织. X SEM 2　试验结果与讨论 为了确定钢轨波磨的磨损类型, 对现场波磨钢轨形貌进行了金相分析. 金相观察试件取 自波磨钢轨上同一波浪的波峰和波谷部位. 图 1 是波磨钢轨内部组织及横断面的SEM 形 貌照片, 可见在外力作用下, 金属材料发生塑性变形时, 随着金属外形的变化, 其内部的晶粒 牵引动力国家重点实验室基金资助项 收到初稿,收到修改稿本文通讯联系人刘启跃. 刘启跃　男, 35 岁, 副教授, 主要从事材料的摩擦磨损研究, 发表论文 20 余篇. 王夏秋　男. 67 岁, 教授, 主要从事材料的摩擦磨损研究, 发表论文 30 余篇. 周仲荣　简介内容见本刊 1998 年第 2 期第 185 页. 338 摩　擦　学　学　报 第 18 卷 形状也会发生相应的变化, 即随外形变化而被压扁或拉长. 由图 1 还可以看出, 波峰表面有 明显的白层存在, 其厚度约为 8 m. 白层是在高应变下产生的, 具有较高的硬度与较好的抗 变形和抗磨损能力, 一般钢轨营运一段