輪軌材料激光熔覆Fe基合金涂層的微觀組織與磨損性能研究.pdf

1、重載化是鐵路運輸發(fā)展方向之一，重載鐵路的主要特點是大軸重和大運輸量。重載鐵路技術的不斷發(fā)展，為現(xiàn)代社會進步做出重要貢獻，但重載鐵路系統(tǒng)中的一些問題也逐漸暴露出來，而輪軌的磨損就是其中最重要的問題之一。激光熔覆作為先進的表面處理方法，許多輪軌研究學者已經(jīng)將其應用于輪軌材料表面處理，通過激光熔覆技術對重載輪軌材料表面進行處理，使重載輪軌的磨損有所減緩，這不僅能夠提高鐵路運輸安全性同時又可以減少鐵路運輸成本。
　　論文所用激光熔覆材料是

2、Fe基合金粉末，以及添加0.4％、1.2％、2％氧化鑭后的Fe基合金粉末，所用設備為CO2激光器(TR-3000)，對車輪和鋼軌試樣表面激光熔覆處理后，分別獲得具有四種Fe基合金激光熔覆涂層的輪軌試樣，通過維氏硬度儀測量激光熔覆涂層的硬度、使用掃描電子顯微鏡觀察熔覆層微觀組織結構、元素分布及利用X射線衍射儀分析熔覆層物相組成等。在干態(tài)下和油潤滑條件下，利用MMS-2A滾動磨損試驗機分別研究了激光熔覆處理輪軌試樣的磨損性能及滾動接觸疲勞性

3、能，使用測量分析設備如維氏硬度儀、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀及光學顯微鏡等，對輪軌試樣的磨損與損傷進行了分析。
　　所得出的主要結論如下:
　　1、輪軌試樣的激光熔覆層組織均勻致密，未發(fā)現(xiàn)明顯的氣孔、裂紋，熔覆組織主要有兩種，分別是晶組織和枝晶組織;結合區(qū)附近主要為粗大柱狀晶組織，中部至表層出現(xiàn)胞狀晶、樹枝晶;主要組成相為(Fe，Ni)和Cr7C3;激光熔覆Fe基處理使輪軌試樣表面硬度得到較大提高;氧化鑭的加入，改變晶界的

4、結構，降低晶界張力和促使晶粒長大的驅動力，使晶粒發(fā)生細化，從而使組織更加均勻，共晶組織結構明顯細化并且彌散度增大。
　　2、輪軌試樣進行Fe基熔覆處理后，枝晶組織具有較好的韌性，網(wǎng)狀共晶組織具有較高硬度，二者相互作用，形成了特殊結構，使熔覆試樣具有極高的表面硬度，同時具有較好的韌性，其抗磨損性能明顯增強，磨損率分別降低了32％和42％，有效地減緩了試樣的表面損傷、表層塑性變形及裂紋的擴展，F(xiàn)e基熔覆處理使輪軌試樣的磨損機制發(fā)生變化

5、，由為疲勞磨損變?yōu)榱溯p微疲勞和輕微粘著磨損。
　　3、添加氧化鑭后，氧化鑭在晶界處偏聚，阻礙晶粒長大，使晶界得到強化，促使晶粒之間的滑移容易傳遞，有利于表層組織中微裂紋頂部的應力松弛，增大裂紋擴展的阻力，使材料的磨損降低，1.2％氧化鑭對激光熔覆車輪和鋼軌試樣的強化作用最好，磨損率分別降低約為46％和76％，且抵抗表層裂紋出現(xiàn)及擴展的能力最好。
　　4、在油潤滑條件下激光熔覆處理后輪軌試樣的表面損傷輕微，試樣的抗疲勞剝離性能