四種車輪材料與U75V鋼軌匹配時(shí)的磨損與損傷行為研究.pdf

1、由于鐵路運(yùn)輸擁有運(yùn)輸效率高、運(yùn)輸能力大、受氣候等自然條件影響小、成本低、安全可靠、環(huán)保等特點(diǎn)，其迎來(lái)了客運(yùn)高速化、貨運(yùn)重載化的全新發(fā)展時(shí)段，更是形成了世界鐵路網(wǎng)規(guī)劃。鐵路新的發(fā)展趨勢(shì)也使輪軌間的接觸問(wèn)題更加復(fù)雜，諸如輪軌磨耗、滾動(dòng)接觸疲勞等問(wèn)題都與材料表層塑性變形息息相關(guān)。本文利用MMS-2A屏顯式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，利用電子天平、硬度儀、輪廓儀、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡等分析設(shè)備分別研究了不同輪軌材料匹配下和變軸重工況下的輪

2、軌滾動(dòng)磨損、塑性變形和損傷特性，以及輪軌表層塑性變形隨時(shí)間變化的形成過(guò)程及其對(duì)輪軌疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展的影響。試驗(yàn)研究得到主要結(jié)論如下:
　　(1)隨著車輪與鋼軌試樣硬度比的增大，車輪表層塑性變形層厚度逐漸減小，對(duì)摩副鋼軌則呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，且鋼軌表面萌生的疲勞裂紋的末端擴(kuò)展角度有增大的趨勢(shì)，使鋼軌的疲勞損傷形式由材料的剝落向斷裂失效轉(zhuǎn)變。
　　(2)隨著軸重的增大，車輪和鋼軌試樣的磨損加劇，輪軌接觸摩擦系數(shù)呈增大趨勢(shì)，

3、且摩擦系數(shù)趨于穩(wěn)定后的波動(dòng)系數(shù)越小;輪軌間接觸應(yīng)力的增加，會(huì)導(dǎo)致晶體滑移線滑移深度增加，塑性變形層厚度增大;隨著軸重的增大，車輪材料的磨損機(jī)制由黏著磨損逐漸向疲勞裂紋損傷轉(zhuǎn)變，鋼軌材料主要變現(xiàn)為疲勞磨損，由疲勞短裂紋向疲勞長(zhǎng)裂紋及多層剝落磨損轉(zhuǎn)變。
　　(3)輪軌表層材料在循環(huán)接觸應(yīng)力的作用下，珠光體和先共析鐵素體組織逐漸發(fā)展為片狀組織，表層材料會(huì)產(chǎn)生沿滾動(dòng)方向的晶體組織滑移，形成塑性變形層。隨著輪軌接觸逐漸趨于穩(wěn)定，輪軌表層塑性

4、變形層的加工硬化使得表層材料抗塑性變形能力增強(qiáng)，塑性變形層厚度變化很小，達(dá)到塑性安定狀態(tài)。
　　(4)輪軌表層累積的塑性流動(dòng)超過(guò)變形極限或變形后的片狀組織滑移幅度產(chǎn)生差異，會(huì)引起材料表面或亞表面萌生裂紋。車輪試樣的主要損傷形式表現(xiàn)為疲勞裂紋損傷及黏著磨損，在實(shí)際車輪選材上，若需防止車輪因疲勞裂紋引起的剝落磨損過(guò)度，盡量選擇耐磨性較強(qiáng)的車輪材料。鋼軌材料宜選取屈服強(qiáng)度較高、抗疲勞損傷性能好的材料，防止鋼軌表面出現(xiàn)深層剝落磨損，減小因