贝氏体钢轨组织性能研究.ppt

前言国外贝氏体钢轨的研究已经经历了数十年，国内只是在近几年才引起钢轨生产厂家及铁路部门的重视，并在铁路辙叉叉心的生产和使用上积累了丰富的经验经过多年研究，国内外基本形成共识：贝氏体钢轨为解决钢轨的滚动接触疲劳问题带来希望，但耐磨性能不尽如人意开发耐磨及耐接触疲劳性能都优异的贝氏体钢轨贝氏体钢轨组织及力学性能研究贝氏体钢轨的残余应力及其研究贝氏体钢轨在即有铁路上应用化学成分：C-Si-Mn-Mo合金系钢轨组织研究组织：无碳化物贝氏体透射电子显微镜观察：贝氏铁素体+（M-A）岛，贝氏铁素体大多呈板条特征，所占比例在80%以上，利用薄膜法和萃取复型的方法观察，均未发现任何形式的碳化物。场发射透射电镜FEM-TEM（JEM-2010F）观察：板条之间的组织形貌及衍射花样，确认板条之间的组织是残余奥氏体。1.贝氏体钢轨组织及力学性能研究20μm200nm200nm轨头金相组织轨头贝氏铁素体形貌轨头贝氏铁素体形貌(000)(111)(220)(131)[112]r-FeLλ=18.2mm·A选区电子衍射花样及标定试样状态未变形拉伸产生3%塑性变形试样疲劳试验500万次（-40℃）交变应力：±280MPa+350MPa残余奥氏体含量14.811.814.4采用磁性法定量分析钢轨组织中的残余奥氏体量，试样经3%塑性变形后残余奥氏体含量比拉伸前减少了3%，说明未变形组织中20%的残余奥氏体发生了转变牌号Rp0.2N/mm2RmN/mm2A%KIC平均值MPam1/2(-20℃)AB1≥900≥1180≥12≥40钢轨的特点：

强度级别达到淬火珠光体钢轨的水平，屈强比较高，强韧性匹配比较好，韧塑性优于珠光体钢轨。

贝氏体钢轨性能指标钢轨力学性能试验温度拉伸性能（轨头）冲击韧性Aku，J轨头踏面硬度HBRP0.2N/mm2RmN/mm2A%Z%轨头纵向轨腰横向室温11001270164076728878.779868683.7363375107012501232-20℃1153131217.554.553567260.356586158.3-1134130616.555.5-40℃1198131519.056.54226403646475449-1188130520.559.0贝氏体钢轨室温强韧性达到了较高的水平在-20℃、-40℃的环境中仍保持着较高的韧塑性，且拉伸强度有所提高-40℃冲击韧性比热处理珠光体钢轨的室温冲击韧性（约20J）有很大提高贝氏体钢轨的硬度达到了热处理珠光体钢轨的水平贝氏体钢轨断裂力学性能-20℃断裂韧性满足贝氏体钢轨KIC≥40MPam1/2的要求。钢种疲劳裂纹扩展速率da/dn，mm/GC断裂韧性KIC，MPam1/2△K=10MPam1/2△K=13.5MPam1/2室温-20℃-40℃minavminavminavAB114.531.268.470.251.552.942.643.2U75V10.124.035.437.830.035.5相关标准TB2344≤17≤55≥26≥29贝氏体钢轨残余应力的检定部位为轨底中心，轨底中心的残余拉应力最高达350MPa，超过了现行珠光体钢轨技术条件的要求。2.贝氏体钢轨的残余应力及其研究熔炼号轨底部位6D31173506D47903425D6857*3175D6857*343现行珠光体钢轨的技术要求≤250控制贝氏体钢轨矫前弯曲度的研究降低贝氏体钢轨的矫前弯曲度，贝氏体钢轨的残余应力并没有明显降低落锤性能的研究残余应力对贝氏体钢轨的落锤性能未造成影响铁科院相关研究铁科院就所掌握的有关残余应力的资料对贝氏体钢轨与普通珠光体钢轨进行了较全面的、客观的分析结论是：贝氏体钢轨的强韧性及疲劳性能明显优于珠光体钢轨，有益地补偿了较高的残余应力；贝氏体钢轨不会产生轨腰劈裂。钢轨试铺的研究贝氏体钢轨在既有铁路线路上试铺运营至今未发现由于残余应力而引起的钢轨失效现象。3.贝氏体钢轨在即有铁路上应用沈阳铁路局焊接以后在沈山线（客货混运，年通过总重约1亿吨）上试铺，铺设了两个试验段（曲线半径分别为950m、600m