40号和50号车轴钢性能比较课件.ppt

40号与50号车轴钢的性能比较 成员 ：周华健 袁泽 罗欣 程俊东 演讲：陈俊东 铁路车轴钢 铁路车轴钢(axle steel for railway)用于制造铁路机车和车辆车轴的专业用钢。 　　车轴受力和车轴钢的性能要求车轴是承受机车、车辆质量的关键部件，在运行中承受旋转弯曲和冲击等多项复杂应力，疲劳裂损是其主要破坏形式。因而要求车轴钢具有足够的强度和韧性，并且对可以成为车轴裂纹源的各种冶金缺陷的要求十分严格。 　　化学成分世界各国铁路车轴基本上用中碳钢制造，中国车辆车轴和机车车轴钢碳含量分别为0.37%～0.45%和0.40%～0.48%，前苏联分别为0．40%～0.48%和0.42%～0.50%，美国分别为0.40%～0.55%和0.45%～0.59%。中国鞍山钢铁公司和铁道部有关部门参考美国A．A．R标准，共同研制了50钢车轴，其碳含量为0.47%～0.57%，采用两次正火和一次回火热处理工艺，获得了良好的力学性能和金相组织，允许工作应力比40钢车轴显著提高，疲劳寿命延长一倍以上。 40号与50号车轴主要材料 主要是由40#钢和50#钢构成，所谓的40#钢和50#钢指的是客车车轴钢，它是用于制造铁路机车和车辆车轴的专业用钢。40#钢车轴是指含碳量为0.4%，50#钢是指含碳量为0.5%。 为什么我国主要用50号车轴钢 上世纪50年代，我国按照前苏联标准开始研制生产40#钢车轴，从1974年有记录数据以来，40#钢车轴共发生断轴事故80起。从2007—2010年的探伤检查结果分析，共计发现50#钢车轴裂纹433根，占50#钢车轴保有量的0.2‰；而同期探伤发现40#钢车轴裂纹10124根，占40#钢车轴保有量的9.3‰，同比40#钢车轴裂纹率是50#钢车轴的46倍。且50#钢车轴性能达到美国AAR-M-101-F钢车轴标准”。 40号车轴钢 材料名称：40 号钢统一数字代号：U20402 标准：GB/T 699-1999 材料特性：强度较高，可切削性良好，冷变形能力中等，焊接性差，无回火脆性，淬透性低，易生水淬裂纹，多在调质或正火态使用，两者综合性能相近，表面淬火后可用于制造承受较大应力件。 适于制造曲轴心轴.传动轴.活塞杆.连杆.链轮.齿轮等，作焊接件时需先预热.焊后缓冷。 50号车轴钢 材料名称：50 统一数字代号：U20502 　　执行标准GB/T 699-1988 材料特性：中碳高强度碳素结构钢，淬火后具有高的强度和硬度，该钢可切削性中等，冷变形塑性低，焊接性差，热处理时无回火脆性，但淬透性较低，水中临界直径为13*30mm，且水淬时有开裂倾向。此钢通常在正火或淬火回火，或高频表面淬火等热处理后使用。 40号车轴钢与50号车轴钢化学成分比较 40号车轴钢 50号车轴钢 碳 C ：0.37-0.44 碳 C： 0.47-0.55 硅 Si：0.17-0.37 硅Si: 0.17-0.37 锰 Mn：0.50-0.80 锰Mn:0.50-0.80 铬 Cr：≤0.25 磷 P: ≤0.035 镍 Ni：≤0.30 硫S：≤0.035 铜 Cu：≤0.25 镍 Ni：≤0.30 铬 Cr：≤0.15 铜 Cu：≤0.25 40号车轴钢力学性能 抗拉强度 σb (MPa)：≥570 屈服强度 σs (MPa)：≥335 伸长率 δ5/（%）：≥19 断面收缩率 ψ/（%）：≥45 冲击吸收功（Aku2/J）：≥47 钢材交货状态硬度HBS 10/3000 : 未热处理钢 ≤217 退火钢≤187 推荐热处理/℃ 正火 860 淬火 840 回火 600 冲击韧性值 αkv (J/cmsup2;)：≥58, 硬度 ：未热处理,≤215HB; 弹性模量 E(1000MPa)：≥213.5 试样尺寸：试样毛坯尺寸/mm ：25 50号车轴钢力学性能 抗拉强度 σb (MPa)：≥630(64) 屈服强度 σs (MPa)：≥375(38) 伸长率 δ5 (%)：≥14 断面收缩率 ψ (%)：≥40 冲击功 Akv (J)：≥31(4) 冲击韧性值 αkv (J/cmsup2;)：≥39(4) 硬度 ：未热处理，≤241HB;退火钢，≤207HB 试样尺寸：试样尺寸为25mm. 正火规范 温度830℃±10℃，空气冷却。 普通淬火、回火